JP7191983B2 - Process for producing press hardened laser welded steel parts and press hardened laser welded steel parts - Google Patents
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Description
本発明は、プレス硬化したレーザー溶接鋼部品の製造方法及びこのようにして得られたプレス硬化したレーザー溶接鋼部品に関する。 The present invention relates to a method for producing press-hardened, laser-welded steel parts and to the press-hardened, laser-welded steel parts thus obtained.
この種類の鋼部品は、特に自動車産業において使用され、より詳細には、侵入防止若しくは衝撃吸収部品、構造部品又は自動車の安全性に寄与する部品のような衝突管理部品の製造に使用される。 Steel parts of this kind are used in particular in the automotive industry, more particularly for the production of anti-intrusion or shock absorbing parts, structural parts or crash management parts such as parts contributing to the safety of motor vehicles.
このような種類の部品については、自動車製造業者は、溶接継手が、溶接された鋼部品の最も弱いゾーンを構成すべきではないと指示している。 For these types of parts, automobile manufacturers dictate that the welded joint should not constitute the weakest zone of the welded steel part.
腐食を防止するために、このような溶接鋼部品の製造に用いられる鋼板には、アルミニウム含有浴中で溶融めっきを経てアルミニウムベースのプレコートがプレコートされている。事前の準備なしに鋼板を溶接すると、アルミニウムベースのプレコートは溶接作業中に溶融金属内で鋼基材で希釈される。アルミニウムは溶融金属の完全オーステナイト化温度を上昇させる傾向があり、したがって従来の熱処理温度を用いる熱間成形中のオーステナイトへの完全な変態を妨げる。その結果、熱間成形処理中に行われるプレス冷却中に溶接継手中に完全にマルテンサイト又はベイナイトの微細組織を得ることがもはやできなくなることがある。 To prevent corrosion, the steel sheets used in the manufacture of such welded steel parts are precoated with an aluminum-based precoat via hot dip plating in an aluminum-containing bath. When welding steel sheets without prior preparation, the aluminum-based precoat is diluted with the steel substrate in the molten metal during the welding operation. Aluminum tends to raise the full austenitization temperature of the molten metal, thus preventing full transformation to austenite during hot forming using conventional heat treatment temperatures. As a result, it may no longer be possible to obtain a complete martensite or bainite microstructure in the welded joint during the press cooling that takes place during the hot forming process.
さらに、溶接継手の完全なオーステナイト化を可能にするであろうより高い熱処理温度を使用することは不可能である。というのは、塗料の接着性及び/又はプレス硬化部品のスポット溶接性に潜在的な負の影響を及ぼすコートの過合金化をもたらすであろうからである。 Furthermore, it is not possible to use higher heat treatment temperatures that would allow complete austenitization of the welded joint. This is because it would lead to overalloying of the coat which could potentially negatively affect the adhesion of the paint and/or the spot weldability of the press hardened part.
このような状況に直面し、このようなプレコート鋼板から部品を製造する場合、従来の熱処理温度を用いる熱間成形及び焼入れ後の溶接継手において完全なマルテンサイト組織を得ることができるようにするために、従来技術において2種類の解決法が開発された。 Faced with this situation, when manufacturing parts from such precoated steel sheets, in order to be able to obtain a complete martensitic structure in the welded joint after hot forming and quenching using conventional heat treatment temperatures, Two types of solutions have been developed in the prior art.
特に、EP2007545は、溶接継手におけるアルミニウムの総含有率を著しく減少させ、その結果プレコート鋼板の母材の完全オーステナイト化温度に近い完全オーステナイト化温度を得るように、プレコート鋼板の溶接端部における金属合金の表層を除去することからなる第1の解決法を記載する。 In particular, EP 2 007 545 describes a metal alloy at the weld end of a precoated steel sheet to significantly reduce the total aluminum content in the welded joint, resulting in a full austenitization temperature close to the full austenitization temperature of the base metal of the precoated steel sheet. A first solution is described which consists in removing the superficial layer of the .
さらに、EP2737971、US2016/0144456及びWO2014075824は、炭素、マンガン又はニッケルなどのオーステナイト安定化元素を含む溶加材ワイヤを用いてプレコート鋼板を溶接し、溶接継手内のアルミニウムの存在を相殺し、その完全オーステナイト化温度を低下させることからなり、従来の熱処理温度を用いる熱間成形及び焼入れ後に溶接継手内に完全なマルテンサイト組織が得られるようになる第2の解決法を記載する。 Furthermore, EP2737971, US2016/0144456 and WO2014075824 weld pre-coated steel sheets with a filler wire containing an austenite stabilizing element such as carbon, manganese or nickel to offset the presence of aluminum in the weld joint and its integrity. A second solution is described, which consists in lowering the austenitizing temperature, which allows obtaining a fully martensitic structure in the welded joint after hot forming and quenching using conventional heat treatment temperatures.
しかし、これらの方法は完全に満足できるものではない。 However, these methods are not completely satisfactory.
実際、第1の解決法は比較的時間がかかる。さらに、第2の方法は、熱処理後に溶接継手に完全マルテンサイト組織を得ることができるようにするために比較的多量のオーステナイト形成元素の添加を必要とする場合がある。この添加は製造コストを増加させ、さらに満足できない接継手形状、又はプレコート鋼板と溶接継手内の溶加材ワイヤとからの材料間の不均質な混合から生じる問題を、局所的に残留オーステナイトを有するリスクを伴ってもたらす可能性がある。 In fact, the first solution is relatively time consuming. Furthermore, the second method may require the addition of relatively large amounts of austenite-forming elements in order to be able to obtain a fully martensitic structure in the welded joint after heat treatment. This addition increases manufacturing costs and furthermore causes problems arising from unsatisfactory weld joint geometries or inhomogeneous mixing between the materials from the precoated steel sheet and the filler wire in the weld joint, which locally has retained austenite. It can pose risks.
そこで、本発明の目的は、比較的低コストで、溶接継手内の比較的高いアルミニウム含有率に対しても、満足できる衝突性能特性を有する部品をプレス硬化後に得ることを可能にするような、プレコート板2枚から溶接鋼ブランクを製造する方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to obtain, after press hardening, parts with satisfactory crash performance properties at relatively low cost, even for relatively high aluminum contents in welded joints. The object is to provide a method for producing a welded steel blank from two precoated plates.
この目的のために、本発明は、以下の連続工程、すなわち
- 第1のプレコート鋼板及び第2のプレコート鋼板を提供する工程であって、第1及び第2のプレコート鋼板の各々は、鋼基材を含み、第1及び第2のプレコート鋼板の少なくとも一方は、その主面の少なくとも一方の上に、少なくとも50重量%のアルミニウムを含むアルミニウム含有プレコートを有し、
第1のプレコート鋼板は第1の厚さを有し、第2のプレコート鋼板は第2の厚さを有し、
第1のプレコート鋼板の基材は、プレス硬化後に、第2のプレコート鋼板の基材のプレス硬化後の最大抗張力より厳密に大きい最大抗張力を有し、
第1の厚さと第1のプレコート鋼板のプレス硬化後の最大抗張力との積が、第2の厚さと第2のプレコート鋼板の最大抗張力との積よりも厳密に大きい、提供工程、次いで、
- 少なくとも、最大で0.05重量%のアルミニウムを含む溶加材を場合により用いて、提供工程で提供された第1及び第2のプレコート鋼板を突き合わせ溶接して得られた溶接継手における理論上の平均アルミニウム含有率が1.25重量%よりも厳密に大きいならば、第1及び第2のプレコート鋼板の少なくとも一方の溶接縁部又は溶接されるべき縁部における少なくとも1つの主面上のアルミニウム含有プレコートを、その厚さの少なくとも一部にわたって除去する工程であって、その結果、最大で0.05重量%のアルミニウムを含む溶加材を場合により用いて、このように作製された第1及び第2のプレコート鋼板を突き合わせ溶接して得られた溶接継手中の理論上の平均アルミニウム含有率が、0.5重量%~1.25重量%の間に含まれる、除去工程、
- 第1及び第2のプレコート鋼板の間に溶接継手を得るためにレーザー溶接を用いて第1のプレコート鋼板と第2のプレコート鋼板とを突き合わせ溶接し、それにより溶接ブランクを得る、溶接工程であって、溶接工程は溶加材の使用を場合により含む、突合せ溶接工程、
- 溶接ブランクを熱処理温度まで加熱する工程であって、熱処理温度は、溶接継手の完全オーステナイト化温度より少なくとも10℃低く、且つ最低温度Tminより少なくとも15℃高く、ここで、
Ac3(WJ)は溶接継手の完全オーステナイト化温度であり、℃で表され、Alは溶接継手のアルミニウムの含有率であり、重量%で表され、
αmax
ICは次式を用いて算出した溶接継手の最大変態区間フェライト含有率であり、
Ts1はプレス硬化後の最強基材の最大抗張力であり、MPaで表され、
Ts2はプレス硬化後の最弱基材の最大抗張力であり、MPaで表され、
CFWは、溶加材の炭素含有率であり、重量%で表され、
βは、溶接プールに添加される溶加材の割合であり、0~1の間に含まれ、
ρは、最弱基材を含むプレコート鋼板の厚さと、最強基材を含むプレコート鋼板の厚さとの比(ρ=t2/t1)であり、
溶接ブランクを該熱処理温度で2~10分の間に含まれる時間保持する工程、
- 溶接ブランクを鋼部品にプレス成形する工程、並びに
- このようにして成形された鋼部品を、プレス硬化した溶接鋼部品を得るために、第1及び第2のプレコート鋼板の基材の中で最も硬化可能な基材の臨界マルテンサイト又はベイナイト冷却速度以上の冷却速度で冷却する工程
を含むプレス硬化したレーザー溶接鋼部品の製造方法に関する。
To this end, the invention provides the following sequential steps: - providing a first pre-coated steel sheet and a second pre-coated steel sheet, each of the first and second pre-coated steel sheets being a steel substrate; at least one of the first and second precoated steel sheets having on at least one of its major surfaces an aluminum-containing precoat comprising at least 50% by weight of aluminum;
the first pre-coated steel plate has a first thickness and the second pre-coated steel plate has a second thickness;
The base material of the first precoated steel sheet has a maximum tensile strength after press hardening that is strictly greater than the maximum tensile strength after press hardening of the base material of the second precoated steel sheet,
providing, wherein the product of the first thickness and the maximum tensile strength after press hardening of the first pre-coated steel sheet is strictly greater than the product of the second thickness and the maximum tensile strength of the second pre-coated steel sheet;
- at least theoretically in welded joints obtained by butt welding the first and second precoated steel plates provided in the provided process, optionally with a filler metal containing up to 0.05% by weight of aluminum. aluminum on at least one major surface at the weld edge or edge to be welded of at least one of the first and second precoated steel sheets, if the average aluminum content of is strictly greater than 1.25% by weight removing the impregnated precoat over at least a portion of its thickness so that the first so-fabricated precoat, optionally with a filler metal comprising up to 0.05 wt. and the theoretical average aluminum content in the welded joint obtained by butt welding the second precoated steel sheet is comprised between 0.5% and 1.25% by weight, a removal step;
- in a welding process in which the first and second pre-coated steel plates are butt-welded using laser welding to obtain a welded joint between the first and second pre-coated steel plates, thereby obtaining a weld blank; a butt welding process, wherein the welding process optionally includes the use of a filler metal;
- heating the weld blank to a heat treatment temperature, the heat treatment temperature being at least 10°C below the full austenitizing temperature of the welded joint and at least 15°C above the minimum temperature Tmin, wherein
Ac3(WJ) is the full austenitization temperature of the welded joint, expressed in °C, Al is the aluminum content of the welded joint, expressed in weight percent,
α max IC is the maximum transformation zone ferrite content of the welded joint calculated using the following formula,
Ts 1 is the ultimate tensile strength of the strongest substrate after press hardening, expressed in MPa,
Ts 2 is the ultimate tensile strength of the weakest substrate after press hardening, expressed in MPa,
CFW is the carbon content of the filler metal, expressed in weight percent,
β is the fraction of filler metal added to the weld pool and is comprised between 0 and 1;
ρ is the ratio of the thickness of the precoated steel sheet containing the weakest base material to the thickness of the precoated steel sheet containing the strongest base material (ρ=t 2 /t 1 ),
holding the weld blank at the heat treatment temperature for a time comprised between 2 and 10 minutes;
- pressing the weld blank into a steel part; and - pressing the steel part thus formed into a substrate of first and second precoated steel sheets to obtain a press-hardened welded steel part. It relates to a method for producing press hardened laser welded steel components comprising cooling at a cooling rate equal to or greater than the critical martensite or bainite cooling rate of most hardenable substrates.
方法の特定の実施形態によると、
- アルミニウム含有プレコートを除去する工程は、以下の場合に実施され、
- 最大で0.05重量%のアルミニウムを含有する溶加材を場合により用いて、提供工程で提供された第1及び第2のプレコート鋼板を突き合わせ溶接して得られる溶接継手の理論上の平均アルミニウム含有率が、厳密に1.25重量%を超える場合、
及び任意選択的に、最大で0.05重量%のアルミニウムを含有する溶加材を場合により用いて、提供工程で提供された第1及び第2のプレコート鋼板を突き合わせ溶接して得られる溶接継手の理論上の平均アルミニウム含有率が、0.5重量%~1.25重量%の間に含まれ、より詳細には0.5重量%を超える場合、
この工程は、最大で0.05重量%のアルミニウムを含有する溶加材を場合により用いて、このように作製された第1及び第2のプレコート鋼板を突き合わせ溶接して得られる溶接継手の理論上の平均アルミニウム含有率が、0.5重量%~1.25重量%の間に含まれるように実施され、
According to a particular embodiment of the method,
- the step of removing the aluminium-containing precoat is carried out when
- The theoretical average of welded joints obtained by butt welding the first and second precoated steel plates provided in the provided process, optionally with a filler metal containing up to 0.05% by weight of aluminum. If the aluminum content is strictly above 1.25% by weight,
and optionally a welded joint obtained by butt welding the first and second precoated steel plates provided in the step of providing, optionally with a filler metal containing up to 0.05% by weight of aluminum is comprised between 0.5% and 1.25% by weight, more particularly above 0.5% by weight,
This process is the theory of a welded joint obtained by butt-welding first and second precoated steel sheets thus produced, optionally with a filler metal containing up to 0.05% by weight of aluminum. carried out such that the above average aluminum content is comprised between 0.5% and 1.25% by weight,
- 加熱工程の終了時に、第1及び第2のプレコート鋼板の基材の微細構造は完全にオーステナイトであり、
- 第1のプレコート鋼板の基材のプレス硬化後の最大抗張力と第2のプレコート鋼板の基材のプレス硬化後の最大抗張力との比は1.2以上であり、
- at the end of the heating step, the microstructure of the substrates of the first and second precoated steel sheets is fully austenitic,
- The ratio of the maximum tensile strength after press hardening of the base material of the first precoated steel sheet to the maximum tensile strength after press hardening of the base material of the second precoated steel sheet is 1.2 or more,
- 第1のプレコート鋼板の基材の炭素含有率が、第2のプレコート鋼板の基材の炭素含有率より少なくとも0.05重量%高く、 - the carbon content of the substrate of the first precoated steel sheet is at least 0.05% by weight higher than the carbon content of the substrate of the second precoated steel sheet,
- 提供工程で提供される第1及び第2のプレコート鋼板の各々は、その主面の少なくとも一方の上に少なくとも50重量%のアルミニウムを含むアルミニウム含有プレコートを含み、 - each of the first and second precoated steel sheets provided in the providing step comprises an aluminum-containing precoat comprising at least 50% by weight of aluminum on at least one of its major surfaces;
- 提供工程で提供される第1及び第2のプレコート鋼板は、その主面の両方に少なくとも50重量%のアルミニウムを含むアルミニウム含有プレコートを含み、 - the first and second precoated steel sheets provided in the providing step comprise an aluminum-containing precoat comprising at least 50% by weight of aluminum on both of its major surfaces;
-突き合わせ溶接時、アルミニウム含有プレコートは、第1のプレコート鋼板及び第2のプレコート鋼板の少なくとも一方の、例えば第1及び第2のプレコート鋼板の各々の、両方の主面上に完全に備わったままであり、 - during butt welding, the aluminum-containing precoat remains fully present on both major surfaces of at least one of the first and second precoated steel sheets, such as each of the first and second precoated steel sheets. can be,
- 本方法は、最大で0.05重量%のアルミニウムを含有する溶加材を場合により用いて、提供工程で提供された第1及び第2のプレコート鋼板を突き合わせ溶接して得られる溶接継手の理論上の平均アルミニウム含有率が、0.5重量%~1.25重量%の間に含まれる場合であっても、突き合わせ溶接の前に、その少なくとも1つの主面上のアルミニウム含有プレコートをその厚さの少なくとも一部にわたり除去することにより、少なくとも部分的に溶接継手に取り込まれることを意図している、第1及び第2のプレコート鋼板のうちの少なくとも一方の溶接縁を作製する工程をさらに含み、 - The method is for the welding joint obtained by butt welding the first and second precoated steel plates provided in the step of providing, optionally using a filler metal containing up to 0.05% by weight of aluminum. Even if the theoretical average aluminum content is comprised between 0.5% and 1.25% by weight, an aluminum-containing precoat on at least one major surface thereof is applied prior to butt welding. creating a weld edge of at least one of the first and second precoated steel sheets that is intended to be at least partially incorporated into the weld joint by removing over at least a portion of its thickness; including
- 本方法は、最大で0.05重量%のアルミニウムを含有する溶加材を場合により用いて、提供工程で提供された第1及び第2のプレコート鋼板を突き合わせ溶接して得られる溶接継手の理論上の平均アルミニウム含有率が、0.5重量%~1.25重量%の間に含まれる場合であっても、突き合わせ溶接の前に、その少なくとも1つの主面上のアルミニウム含有プレコートをその厚さの少なくとも一部にわたり除去することにより、少なくとも部分的に溶接継手に取り込まれることを意図している、第1及び第2のプレコート鋼板のうちの少なくとも一方の溶接縁を作製する工程をさらに含み、除去工程は、最大で0.05重量%のアルミニウムを含有する溶加材を場合により用いて、このように作製された第1及び第2のプレコート鋼板を突き合わせ溶接して得られる溶接継手の理論上の平均アルミニウム含有率が、0.5重量%~1.25重量%の間に含まれるように実施され、 - The method is for the welding joint obtained by butt welding the first and second precoated steel plates provided in the step of providing, optionally using a filler metal containing up to 0.05% by weight of aluminum. Even if the theoretical average aluminum content is comprised between 0.5% and 1.25% by weight, an aluminum-containing precoat on at least one major surface thereof is applied prior to butt welding. creating a weld edge of at least one of the first and second precoated steel sheets that is intended to be at least partially incorporated into the weld joint by removing over at least a portion of its thickness; wherein the removing step is a welded joint obtained by butt welding the first and second precoated steel sheets thus produced, optionally with a filler metal containing up to 0.05% by weight of aluminum. is carried out so that the theoretical average aluminum content of is comprised between 0.5% and 1.25% by weight,
- 第1及び第2のプレコート鋼板のうち少なくとも一方について、基材の鋼が、重量で、
0.10%≦C≦0.5%
0.5%≦Mn≦3%
0.1%≦Si≦1%
0.01%≦Cr≦1%
Ti≦0.2%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≦0.010%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物であり、
- for at least one of the first and second precoated steel plates, the base steel, by weight,
0.10%≤C≤0.5%
0.5%≤Mn≤3%
0.1% ≤ Si ≤ 1%
0.01% ≤ Cr ≤ 1%
Ti≦0.2%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≤0.010%
with the balance being iron and impurities resulting from manufacturing,
- 第1及び第2のプレコート鋼板のうち少なくとも一方について、基材の鋼が、重量で、
0.15%≦C≦0.25%
0.8%≦Mn≦1.8%
0.1%≦Si≦0.35%
0.01%≦Cr≦0.5%
Ti≦0.1%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≦0.005%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物であり、
- for at least one of the first and second precoated steel plates, the base steel, by weight,
0.15%≤C≤0.25%
0.8%≤Mn≤1.8%
0.1%≤Si≤0.35%
0.01%≦Cr≦0.5%
Ti≦0.1%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≤0.005%
with the balance being iron and impurities resulting from manufacturing,
- 第1及び第2のプレコート鋼板のうち少なくとも一方について、基材の鋼が、重量で、
0.040%≦C≦0.100%
0.70%≦Mn≦2.00%
Si≦0.50%
S≦0.009%
P≦0.030%
0.010%≦Al≦0.070%
0.015%≦Nb≦0.100%
Ti≦0.080%
N≦0.009%
Cu≦0.100%
Ni≦0.100%
Cr≦0.2%
Mo≦0.100%
Ca≦0.006%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物であり、
- for at least one of the first and second precoated steel plates, the base steel, by weight,
0.040%≤C≤0.100%
0.70%≤Mn≤2.00%
Si≦0.50%
S≦0.009%
P≦0.030%
0.010%≦Al≦0.070%
0.015%≦Nb≦0.100%
Ti≦0.080%
N≤0.009%
Cu≦0.100%
Ni≦0.100%
Cr≦0.2%
Mo≤0.100%
Ca≦0.006%
with the balance being iron and impurities resulting from manufacturing,
- 第1及び第2のプレコート鋼板のうち少なくとも一方について、基材の鋼が、重量で、
0.06%≦C≦0.100%
1.4%≦Mn≦1.9%
0.2%≦Si≦0.5%
0.010%≦AI≦0.070%
0.04%≦Nb≦0.06%
3.4×N≦Ti≦8×N
0.02%≦Cr≦0.1%
0.0005%≦B≦0.004%
0.001%≦S≦0.009%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物であり、
- for at least one of the first and second precoated steel plates, the base steel, by weight,
0.06%≤C≤0.100%
1.4%≤Mn≤1.9%
0.2% ≤ Si ≤ 0.5%
0.010%≦AI≦0.070%
0.04%≦Nb≦0.06%
3.4×N≦Ti≦8×N
0.02%≦Cr≦0.1%
0.0005%≤B≤0.004%
0.001%≤S≤0.009%
with the balance being iron and impurities resulting from manufacturing,
- 第1及び第2のプレコート鋼板のうち少なくとも一方について、基材の鋼が、重量で、
0.24%≦C≦0.38%
0.40%≦Mn≦3%
0.10%≦Si≦0.70%
0.015%≦AI≦0.070%
0%≦Cr≦2%
0.25%≦Ni≦2%
0.015%≦Ti≦0.10%
0%≦Nb≦0.060%
0.0005%≦B≦0.0040%
0.003%≦N≦0.010%
0.0001%≦S≦0.005%
0.0001%≦P≦0.025%
を含み、チタンと窒素の含有率が次の関係を満たし、
Ti/N>3.42
炭素、マンガン、クロム及びケイ素の含有率が次の関係を満たし、
鋼は、以下の元素の1つ以上を任意選択的に含み、
0.05%≦Mo≦0.65%
0.001%≦W≦0.30%
0.0005%≦Ca≦0.005%
残部は鉄及び製造に不可避的に起因する不純物であり、
- for at least one of the first and second precoated steel plates, the base steel, by weight,
0.24%≤C≤0.38%
0.40%≤Mn≤3%
0.10%≤Si≤0.70%
0.015%≦AI≦0.070%
0%≦Cr≦2%
0.25%≦Ni≦2%
0.015%≤Ti≤0.10%
0%≦Nb≦0.060%
0.0005%≤B≤0.0040%
0.003%≦N≦0.010%
0.0001%≤S≤0.005%
0.0001%≤P≤0.025%
and the content of titanium and nitrogen satisfies the following relationship,
Ti/N>3.42
The content of carbon, manganese, chromium and silicon satisfies the following relationship,
The steel optionally contains one or more of the following elements,
0.05%≤Mo≤0.65%
0.001%≤W≤0.30%
0.0005%≤Ca≤0.005%
The balance is iron and impurities unavoidably caused by manufacturing,
- レーザー溶接は保護ガス、特にヘリウム及び/又はアルゴンを用いて行われ、並びに - the laser welding is carried out with a protective gas, in particular helium and/or argon, and
- 第1及び第2のプレコート鋼板は異なる厚さを有する。 - the first and second precoated steel plates have different thicknesses;
本発明は、さらに、プレス硬化したレーザー溶接鋼部品に関し、鋼部品は、第1の被覆鋼部品部分及び第2の被覆鋼部品部分を含み、
各被覆鋼部品部分は、鋼基材を含み、第1の被覆鋼部品部分及び第2の被覆鋼板のうちの少なくとも一方は、その主面のうちの少なくとも一方の上に、少なくとも30重量%のアルミニウムを含むアルミニウム含有コートを有し、
第1の被覆鋼部品部分は第1の厚さを有し、第2の被覆鋼板は第2の厚さを有し、第1の被覆鋼部品部分の基材は、第2の被覆鋼部品部分の基材の最大抗張力よりも厳密に大きい最大抗張力を有し、第1の厚さと第1の被覆鋼部品部分の最大抗張力との積は、第2の厚さと第2の被覆鋼部品部分の最大抗張力との積よりも厳密に大きく、
第1及び第2の被覆鋼部品部分は溶接継手によって接合され、溶接継手は0.5重量%~1.25重量%の間に含まれるアルミニウム含有率を有し、溶接継手の微細組織はマルテンサイト及び/又はベイナイトを含み、並びに変態区間フェライト分率が15%~最大変態区間フェライト分率-5%で構成される変態区間フェライトの画分を含み、最大変態区間フェライト分率は以下の式を用いて決定され、
Ts1はプレス硬化後の最強基材の最大抗張力であり、MPaで表され、
Ts2はプレス硬化後の最弱基材の最大抗張力であり、MPaで表され、
βは、溶接プールに添加される溶加材の割合であり、0~1の間に含まれ、
CFWは、溶加材の炭素含有率であり、重量%で表され、
ρは、最弱基材を含む被覆鋼部品部分の厚さと、最強基材を含む被覆鋼部品部分の厚さとの比(ρ=t2/t1)であり、
並びに
第1及び第2の被覆鋼部品部分のうちの少なくとも一方の基材は主にマルテンサイト及び/又はベイナイト微細組織を有する。
The present invention further relates to a press hardened laser welded steel component, the steel component comprising a first coated steel component portion and a second coated steel component portion,
Each coated steel component portion comprises a steel substrate, and at least one of the first coated steel component portion and the second coated steel plate has, on at least one of its major surfaces, at least 30% by weight of having an aluminum-containing coat containing aluminum;
The first coated steel component portion has a first thickness, the second coated steel plate has a second thickness, the base material of the first coated steel component portion comprises the second coated steel component having an ultimate tensile strength strictly greater than the ultimate tensile strength of the base material of the part, the product of the first thickness and the ultimate tensile strength of the first coated steel part part being the second thickness and the second coated steel part part strictly greater than the product of the maximum tensile strength of
The first and second coated steel component portions are joined by a welded joint, the welded joint having an aluminum content comprised between 0.5% and 1.25% by weight, the microstructure of the welded joint being maltenous. Sites and/or bainite, and a fraction of the transformation interval ferrite composed of 15% to the maximum transformation interval ferrite fraction -5%, and the maximum transformation interval ferrite fraction is the following formula: is determined using
Ts 1 is the ultimate tensile strength of the strongest substrate after press hardening, expressed in MPa,
Ts 2 is the ultimate tensile strength of the weakest substrate after press hardening, expressed in MPa,
β is the fraction of filler metal added to the weld pool and is comprised between 0 and 1;
CFW is the carbon content of the filler metal, expressed in weight percent,
ρ is the ratio of the thickness of the coated steel component portion containing the weakest substrate to the thickness of the coated steel component portion containing the strongest substrate (ρ=t 2 /t 1 );
and the base material of at least one of the first and second coated steel component portions has a predominantly martensite and/or bainite microstructure.
鋼部品の特定の実施形態によれば、第1の被覆鋼部品部分の基材の最大抗張力と第2の被覆鋼部品部分の基材の最大抗張力との比は、1.2以上であり、 According to a particular embodiment of the steel component, the ratio of the ultimate tensile strength of the substrate of the first coated steel component portion to the ultimate tensile strength of the substrate of the second coated steel component portion is greater than or equal to 1.2;
- 第1及び第2の被覆鋼部品部分のうち少なくとも一方について、基材の鋼が、重量で、
0.10%≦C≦0.5%
0.5%≦Mn≦3%
0.1%≦Si≦1%
0.01%≦Cr≦1%
Ti≦0.2%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≦0.010%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物であり、
- for at least one of the first and second coated steel component portions, the base steel, by weight,
0.10%≤C≤0.5%
0.5%≤Mn≤3%
0.1% ≤ Si ≤ 1%
0.01% ≤ Cr ≤ 1%
Ti≦0.2%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≤0.010%
with the balance being iron and impurities resulting from manufacturing,
- 第1及び第2の被覆鋼部品部分のうち少なくとも一方について、基材の鋼が、重量で、
0.15%≦C≦0.25%
0.8%≦Mn≦1.8%
0.1%≦Si≦0.35%
0.01%≦Cr≦0.5%
Ti≦0.1%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≦0.005%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物であり、
- for at least one of the first and second coated steel component portions, the base steel, by weight,
0.15%≤C≤0.25%
0.8%≤Mn≤1.8%
0.1%≤Si≤0.35%
0.01%≦Cr≦0.5%
Ti≦0.1%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≤0.005%
with the balance being iron and impurities resulting from manufacturing,
- 第1及び第2の被覆鋼部品部分のうち少なくとも一方について、基材の鋼が、重量で、
0.040%≦C≦0.100%
0.70%≦Mn≦2.00%
Si≦0.50%
S≦0.005%
P≦0.030%
0.010%≦Al≦0.070%
0.015%≦Nb≦0.100%
Ti≦0.080%
N≦0.009%
Cu≦0.100%
Ni≦0.100%
Cr≦0.2%
Mo≦0.100%
Ca≦0.006%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物であり、
- for at least one of the first and second coated steel component portions, the base steel, by weight,
0.040%≤C≤0.100%
0.70%≤Mn≤2.00%
Si≦0.50%
S≦0.005%
P≦0.030%
0.010%≦Al≦0.070%
0.015%≦Nb≦0.100%
Ti≦0.080%
N≤0.009%
Cu≦0.100%
Ni≦0.100%
Cr≦0.2%
Mo≤0.100%
Ca≦0.006%
with the balance being iron and impurities resulting from manufacturing,
- 第1及び第2の被覆鋼部品部分のうち少なくとも一方について、基材の鋼が、重量で、
0.24%≦C≦0.38%
0.40%≦Mn≦3%
0.10%≦Si≦0.70%
0.015%≦AI≦0.070%
0%≦Cr≦2%
0.25%≦Ni≦2%
0.015%≦Ti≦0.10%
0%≦Nb≦0.060%
0.0005%≦B≦0.0040%
0.003%≦N≦0.010%
0.0001%≦S≦0.005%
0.0001%≦P≦0.025%
を含み、チタンと窒素の含有率が次の関係を満たし、
Ti/N>3.42
炭素、マンガン、クロム及びケイ素の含有率が次の関係を満たし、
0.05%≦Mo≦0.65%
0.001%≦W≦0.30%
0.0005%≦Ca≦0.005%
残部は鉄及び製造に不可避的に起因する不純物であり、及び
- for at least one of the first and second coated steel component portions, the base steel, by weight,
0.24%≤C≤0.38%
0.40%≤Mn≤3%
0.10%≤Si≤0.70%
0.015%≦AI≦0.070%
0%≦Cr≦2%
0.25%≦Ni≦2%
0.015%≤Ti≤0.10%
0%≦Nb≦0.060%
0.0005%≤B≤0.0040%
0.003%≦N≦0.010%
0.0001%≤S≤0.005%
0.0001%≤P≤0.025%
and the content of titanium and nitrogen satisfies the following relationship,
Ti/N>3.42
The content of carbon, manganese, chromium and silicon satisfies the following relationship,
0.05%≤Mo≤0.65%
0.001%≤W≤0.30%
0.0005%≤Ca≤0.005%
the balance being iron and impurities unavoidably attributable to manufacturing, and
- 第1及び第2の被覆鋼部品部分のうち少なくとも一方について、基材の鋼が、重量で、
0.06%≦C≦0.100%
1.4%≦Mn≦1.9%
0.2%≦Si≦0.5%
0.010%≦AI≦0.070%
0.04%≦Nb≦0.06%
3.4×N≦Ti≦8×N
0.02%≦Cr≦0.1%
0.0005%≦B≦0.004%
0.001%≦S≦0.009%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である。
- for at least one of the first and second coated steel component portions, the base steel, by weight,
0.06%≤C≤0.100%
1.4%≤Mn≤1.9%
0.2% ≤ Si ≤ 0.5%
0.010%≦AI≦0.070%
0.04%≦Nb≦0.06%
3.4×N≦Ti≦8×N
0.02%≦Cr≦0.1%
0.0005%≤B≤0.004%
0.001%≤S≤0.009%
with the remainder being iron and manufacturing impurities.
本発明は、添付の図を参照しながら、例としてのみ与えられた以下の明細書を読むことにより、よりよく理解されるであろう。 The invention will be better understood upon reading the following specification, given by way of example only, with reference to the accompanying figures.
特許出願全体において、元素の含有率は重量パーセント(重量%)で表される。 Throughout the patent application, the content of elements is expressed in weight percent (wt%).
本発明は、プレス硬化したレーザー溶接鋼部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing press-hardened, laser-welded steel components.
より詳細には、本方法は、第1のプレコート鋼板1及び第2のプレコート鋼板2を提供する第1の工程を含む。 More specifically, the method comprises a first step of providing a first precoated steel sheet 1 and a second precoated steel sheet 2 .
各プレコート鋼板1、2は、2つの対向する主面5、6、及び該2つの対向する主面5、6の間を一方の主面5、6から他方の主面に延びる少なくとも1つの側面13を備える。図3に示す例では、プレコート鋼板1、2は、4つの側面13を備える。例えば側面13は、主面5、6の一方と60°~90°の間に含まれる角度を形成する。
Each precoated steel sheet 1, 2 has two opposing
図1に示すように、各プレコート鋼板1、2は、その主面の少なくとも一方の上にアルミニウム含有プレコート7、8を有する金属基材3、4を含む。プレコート7、8は、基材3、4上に重ね合わされ、それに接している。
As shown in Figure 1, each precoated steel sheet 1,2 comprises a
金属基材3、4は、より詳細には鋼基材である。
The
また、基材3、4の鋼は、より詳細には、フェライト-パーライト(ferrito-perlitic)微細組織を有する鋼である。
Also, the steel of the
好ましくは、基材3、4は、熱処理を目的とした鋼、より詳細にはプレス硬化可能な鋼、例えば22MnB5型鋼のようなマンガン-ホウ素鋼で構成される。
Preferably, the
一実施形態によれば、基材3、4の鋼は、重量で
0.10%≦C≦0.5%
0.5%≦Mn≦3%
0.1%≦Si≦1%
0.01%≦Cr≦1%
Ti≦0.2%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≦0.010%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である。
According to one embodiment, the steel of the
0.5%≤Mn≤3%
0.1% ≤ Si ≤ 1%
0.01% ≤ Cr ≤ 1%
Ti≦0.2%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≤0.010%
with the remainder being iron and manufacturing impurities.
より詳細には、基材3、4の鋼は、重量で
0.15%≦C≦0.25%
0.8%≦Mn≦1.8%
0.1%≦Si≦0.35%
0.01%≦Cr≦0.5%
Ti≦0.1%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≦0.005%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である。
More specifically, the steels of
0.8%≤Mn≤1.8%
0.1%≤Si≤0.35%
0.01%≦Cr≦0.5%
Ti≦0.1%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≤0.005%
with the remainder being iron and manufacturing impurities.
代替案によれば、基材3、4の鋼は、重量で
0.040%≦C≦0.100%
0.70%≦Mn≦2.00%
Si≦0.50%、より詳細にはSi≦0.30%
S≦0.009%、より詳細にはS≦0.005%
P≦0.030%
0.010%≦Al≦0.070%
0.015%≦Nb≦0.100%
Ti≦0.080%
N≦0.009%
Cu≦0.100%
Ni≦0.100%
Cr≦0.2%
Mo≦0.100%
Ca≦0.006%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である。
According to an alternative, the steels of
0.70%≤Mn≤2.00%
Si≦0.50%, more particularly Si≦0.30%
S≦0.009%, more particularly S≦0.005%
P≦0.030%
0.010%≦Al≦0.070%
0.015%≦Nb≦0.100%
Ti≦0.080%
N≤0.009%
Cu≦0.100%
Ni≦0.100%
Cr≦0.2%
Mo≤0.100%
Ca≦0.006%
with the remainder being iron and manufacturing impurities.
代替案によれば、基材3、4の鋼は、重量で
0.24%≦C≦0.38%
0.40%≦Mn≦3%
0.10%≦Si≦0.70%
0.015%≦AI≦0.070%
0%≦Cr≦2%
0.25%≦Ni≦2%
0.015%≦Ti≦0.10%
0%≦Nb≦0.060%
0.0005%≦B≦0.0040%
0.003%≦N≦0.010%
0.0001%≦S≦0.005%
0.0001%≦P≦0.025%
を含み、チタンと窒素の含有率が次の関係を満たし、
Ti/N>3.42
炭素、マンガン、クロム及びケイ素の含有率が次の関係を満たし、
0.05%≦Mo≦0.65%
0.001%≦W≦0.30%
0.0005%≦Ca≦0.005%
残部は鉄及び製造に不可避的に起因する不純物である。
According to an alternative, the steels of
0.40%≤Mn≤3%
0.10%≤Si≤0.70%
0.015%≦AI≦0.070%
0%≦Cr≦2%
0.25%≦Ni≦2%
0.015%≤Ti≤0.10%
0%≦Nb≦0.060%
0.0005%≤B≤0.0040%
0.003%≦N≦0.010%
0.0001%≤S≤0.005%
0.0001%≤P≤0.025%
and the content of titanium and nitrogen satisfies the following relationship,
Ti/N>3.42
The content of carbon, manganese, chromium and silicon satisfies the following relationship,
0.05%≤Mo≤0.65%
0.001%≤W≤0.30%
0.0005%≤Ca≤0.005%
The balance is iron and impurities unavoidably resulting from manufacturing.
代替案によれば、基材3、4の鋼は、重量で
0.06%≦C≦0.100%
1.4%≦Mn≦1.9%
0.2%≦Si≦0.5%
0.010%≦AI≦0.070%
0.04%≦Nb≦0.06%
3.4×N≦Ti≦8×N
0.02%≦Cr≦0.1%
0.0005%≦B≦0.004%
0.001%≦S≦0.009%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である。
According to an alternative, the steels of
1.4%≤Mn≤1.9%
0.2% ≤ Si ≤ 0.5%
0.010%≦AI≦0.070%
0.04%≦Nb≦0.06%
3.4×N≦Ti≦8×N
0.02%≦Cr≦0.1%
0.0005%≤B≤0.004%
0.001%≤S≤0.009%
with the remainder being iron and manufacturing impurities.
基材3、4は、その所望の厚さに応じて、熱間圧延及び/又は冷間圧延に続く焼鈍によって、又は他の適切な方法によって得ることができる。
The
基材3、4は、有利には、0.6mm~5mmの間に含まれる、より詳細には0.8mm~5mmの間に含まれる、さらにより詳細には1.0mm~2.5mmの間に含まれる厚さを有する。
The
一例によれば、第1のプレコート鋼板1の基材3の厚さは、第2のプレコート鋼板2の基材4の厚さと異なる。
According to an example, the thickness of the
代替案によれば、第1及び第2のプレコート鋼板1、2の基材3、4は、同じ厚さを有する。
According to an alternative, the
本発明によれば、第1のプレコート鋼板1の基材3は、プレス硬化後、第2のプレコート鋼板2の基材4のプレス硬化後の最大抗張力Ts2より厳密に大きい最大抗張力Ts1を有する。
According to the invention, the
これに関連して、「プレス硬化後」とは、考慮した鋼基材の完全オーステナイト化温度Ac3以上の温度まで加熱し、初期状態と比較して硬化を得るように、ホットプレス成形し、その後冷却する後を意味する。 In this context, "after press hardening" means heating to a temperature above the full austenitizing temperature Ac3 of the considered steel substrate, hot press forming to obtain a hardening compared to the initial state, and then Means after cooling.
例えば、プレス硬化後の第1のプレコート鋼板1の基材3の最大抗張力Ts1は、1400MPa~1600MPaの間又は1700MPa~2000MPaの間に含まれる。
For example, the maximum tensile strength Ts 1 of the
例えばプレス硬化後の第2のプレコート鋼板2の基材3の最大抗張力Ts2は、500MPa~700MPaの間又は1000MPa~1200MPaの間に含まれる。
For example, the maximum tensile strength Ts2 of the
例えばプレス硬化後の第1のプレコート鋼板1の基材3の最大抗張力Ts1とプレス硬化後の第2のプレコート鋼板2の基材4の最大抗張力Ts2との比(Ts1/Ts2)は、1.2以上、より詳細には1.4以上である。
For example, the ratio of the maximum tensile strength Ts 1 of the
さらに、第1プレコート鋼板1は、第1の厚さt1を有する。第2のプレコート鋼板1は、第2の厚さt2を有する。 Furthermore, the first precoated steel sheet 1 has a first thickness t1. The second precoated steel sheet 1 has a second thickness t2.
厚さt1、t2は、例えば、0.6mm~5mmの間に含まれ、より詳細には0.8mm~5mmの間に含まれ、さらにより詳細には1.0mm~2.5mmの間に含まれる。 The thicknesses t 1 , t 2 are for example comprised between 0.6 mm and 5 mm, more particularly between 0.8 mm and 5 mm, even more particularly between 1.0 mm and 2.5 mm. included in between.
一実施形態によれば、厚さt1及びt2は同一である。代替案によると、厚さt1及びt2は異なる。 According to one embodiment, the thicknesses t1 and t2 are identical. According to an alternative, the thicknesses t1 and t2 are different.
第1の厚さt1と第1のプレコート鋼板1の最大抗張力Ts1との積は、第2の厚さt2と第2のプレコート鋼板1の最大抗張力Ts2との積よりも厳密に大きい。 The product of the first thickness t 1 and the maximum tensile strength Ts 1 of the first precoated steel sheet 1 is more strictly than the product of the second thickness t 2 and the maximum tensile strength Ts 2 of the second precoated steel sheet 1 big.
特に、第1及び第2のプレコート鋼板1、2の基材3及び4の組成は、上記の組成の中から選択される。
In particular, the compositions of the
例えば第1のプレコート鋼板1の基材3の鋼は、重量で
0.15%≦C≦0.25%
0.8%≦Mn≦1.8%
0.1%≦Si≦0.35%
0.01%≦Cr≦0.5%
Ti≦0.1%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≦0.005%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である。
For example, the steel of the
0.8%≤Mn≤1.8%
0.1%≤Si≤0.35%
0.01%≦Cr≦0.5%
Ti≦0.1%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≤0.005%
with the remainder being iron and manufacturing impurities.
別の例によると、第1のプレコート鋼板1の基材3の鋼は、重量で
0.24%≦C≦0.38%
0.40%≦Mn≦3%
0.10%≦Si≦0.70%
0.015%≦AI≦0.070%
0%≦Cr≦2%
0.25%≦Ni≦2%
0.015%≦Ti≦0.10%
0%≦Nb≦0.060%
0.0005%≦B≦0.0040%
0.003%≦N≦0.010%
0.0001%≦S≦0.005%
0.0001%≦P≦0.025%
を含み、チタンと窒素の含有率が次の関係を満たし、
Ti/N>3.42
炭素、マンガン、クロム及びケイ素の含有率が次の関係を満たし、
0.05%≦Mo≦0.65%
0.001%≦W≦0.30%
0.0005%≦Ca≦0.005%
残部は鉄及び製造に不可避的に起因する不純物である。
According to another example, the steel of the
0.40%≤Mn≤3%
0.10%≤Si≤0.70%
0.015%≦AI≦0.070%
0%≦Cr≦2%
0.25%≦Ni≦2%
0.015%≤Ti≤0.10%
0%≦Nb≦0.060%
0.0005%≤B≤0.0040%
0.003%≦N≦0.010%
0.0001%≤S≤0.005%
0.0001%≤P≤0.025%
and the content of titanium and nitrogen satisfies the following relationship,
Ti/N>3.42
The content of carbon, manganese, chromium and silicon satisfies the following relationship,
0.05%≤Mo≤0.65%
0.001%≤W≤0.30%
0.0005%≤Ca≤0.005%
The balance is iron and impurities unavoidably resulting from manufacturing.
例えば第2のプレコート鋼板2の基材4の鋼は、重量で
0.040%≦C≦0.100%
0.70%≦Mn≦2.00%
Si≦0.50%、より詳細にはSi≦0.30%
S≦0.009%、より詳細にはS≦0.005%
P≦0.030%
0.010%≦Al≦0.070%
0.015%≦Nb≦0.100%
Ti≦0.080%
N≦0.009%
Cu≦0.100%
Ni≦0.100%
Cr≦0.2%
Mo≦0.100%
Ca≦0.006%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である。
For example, the steel of the base material 4 of the second precoated steel plate 2 is 0.040%≦C≦0.100% by weight.
0.70%≤Mn≤2.00%
Si≦0.50%, more particularly Si≦0.30%
S≦0.009%, more particularly S≦0.005%
P≦0.030%
0.010%≦Al≦0.070%
0.015%≦Nb≦0.100%
Ti≦0.080%
N≤0.009%
Cu≦0.100%
Ni≦0.100%
Cr≦0.2%
Mo≤0.100%
Ca≦0.006%
with the remainder being iron and manufacturing impurities.
別の例によると、第2のプレコート鋼板2の基材4の鋼は、重量で
0.06%≦C≦0.100%
1.4%≦Mn≦1.9%
0.2%≦Si≦0.5%
0.010%≦AI≦0.070%
0.04%≦Nb≦0.06%
3.4×N≦Ti≦8×N
0.02%≦Cr≦0.1%
0.0005%≦B≦0.004%
0.001%≦S≦0.009%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である。
According to another example, the steel of the substrate 4 of the second precoated steel plate 2 is 0.06%≦C≦0.100% by weight
1.4%≤Mn≤1.9%
0.2% ≤ Si ≤ 0.5%
0.010%≦AI≦0.070%
0.04%≦Nb≦0.06%
3.4×N≦Ti≦8×N
0.02%≦Cr≦0.1%
0.0005%≤B≤0.004%
0.001%≤S≤0.009%
with the remainder being iron and manufacturing impurities.
好ましくは、第1のプレコート鋼板1の基材3の炭素含有率は、第2のプレコート鋼板2の基材4の炭素含有率よりも少なくとも0.05重量%高い。
Preferably, the carbon content of the
本発明によれば、第1のプレコート鋼板1及び第2のプレコート鋼板2のうちの少なくとも一方について、アルミニウム含有プレコート7、8は、少なくとも50重量%のアルミニウムを含む。
According to the invention, for at least one of the first precoated steel sheet 1 and the second precoated steel sheet 2, the aluminum-containing
好ましくは、プレコート7、8は、溶融めっき、すなわち、基材3、4を溶融金属の浴に浸漬することによって得られる。この場合、図1に示すように、プレコート7、8は、基材3、4に接触する少なくとも金属間化合物合金層(intermetallic alloy layer)9、10を含む。
Preferably, the
金属間化合物合金層9、10は、少なくとも鉄及びアルミニウムを含む金属間化合物を含む。金属間化合物合金層9、10は、特に基材3,4と浴の溶融金属との反応により形成される。より詳細には、金属間化合物合金層9、10は、Fex-Aly型、より詳細にはFe2Al5の金属間化合物を含む。
The intermetallic
図1に示す例では、プレコート7、8は、金属間化合物合金層9、10の上に延びる金属合金層11、12をさらに含む。この金属合金層11、12は、浴中の溶融金属の組成に近い組成を有する。金属合金層11、12は、溶融めっき中に溶融金属浴中を通過する際に板が持ち去る溶融金属によって形成される。
In the example shown in FIG. 1, the
金属合金層11、12は、例えばアルミニウムの層、アルミニウム合金の層又はアルミニウムベースの合金の層である。 The metal alloy layers 11, 12 are for example layers of aluminum, layers of aluminum alloys or layers of aluminum-based alloys.
これに関連して、アルミニウム合金とは、50重量%を超えるアルミニウムを含む合金を指す。アルミニウムベースの合金とは、重量でアルミニウムを主成分とする合金である。 In this context, aluminum alloys refer to alloys containing more than 50% by weight of aluminum. An aluminum-based alloy is an alloy that is predominantly aluminum by weight.
例えば金属合金層11、12は、ケイ素をさらに含むアルミニウム合金の層である。より詳細には、金属合金層11、12は重量で
- 8%≦Si≦11%、
- 2%≦Fe≦4%
を含み、残部はアルミニウム及び可能性のある不純物である。
For example, the metal alloy layers 11, 12 are layers of an aluminum alloy further containing silicon. More specifically, the metal alloy layers 11, 12 are -8%≤Si≤11% by weight,
- 2% ≤ Fe ≤ 4%
with the balance being aluminum and possible impurities.
金属合金層11、12は、例えば19μm~33μmの間、又は10μm~20μmの間に含まれる厚さを有する。 The metal alloy layers 11, 12 have a thickness comprised, for example, between 19 μm and 33 μm, or between 10 μm and 20 μm.
プレコート7、8が金属合金層11、12を含む図1に示す例では、金属間化合物合金層9、10の厚さは一般に数μm程度である。特に、その平均厚さは、典型的には2~7マイクロメートルの間に含まれる。
In the example shown in FIG. 1, where the
溶融めっきによって得られる金属間化合物合金層9、10及び金属合金層11、12を含むプレコート7、8の特定の組織は、特に特許EP2007545に開示されている。
A particular structure of the
別の実施形態によれば、アルミニウム含有プレコート7、8は、上記の金属間化合物合金層9、10のみを含む。この場合、金属間化合物合金層9、10の厚さは、例えば10μm~40μmの間に含まれる。金属間化合物合金層9、10からなるこのようなプレコート7、8は、例えば上で開示された金属間化合物合金層9、10及び金属合金層11、12を含むプレコート7、8を予備合金化処理に供することにより得ることができる。このような予備合金化処理は、プレコート7、8と基材3、4とをプレコート7、8の厚さの少なくとも一部にわたって合金化するように選択された温度及び保持時間で行われる。
According to another embodiment, the aluminium-containing
より詳細には、予備合金化処理は、以下の工程、すなわち板を620~1000℃の間に含まれる予備合金化温度まで加熱する工程、使用される処理温度に応じて数分から数時間の間で変化する時間の間この温度で予備合金化された板を保持する工程を含む。この場合、金属間化合物合金層9、10は、それ自体、Fe2Al5、FeAl3、FeAl、Fe6Al12Si5及びFeAl3副層のような異なる金属間化合物副層で構成することができる。 More specifically, the pre-alloying treatment comprises the following steps: heating the sheet to a pre-alloying temperature comprised between 620 and 1000° C., for several minutes to several hours depending on the treatment temperature used. holding the pre-alloyed sheet at this temperature for a time varying at . In this case, the intermetallic alloy layers 9 , 10 may themselves consist of different intermetallic sublayers, such as Fe2Al5 , FeAl3 , FeAl , Fe6Al12Si5 and FeAl3 sublayers. can be done.
有利なことに、図1に示されるように、基材3、4は、その主面の両方に上記のアルミニウム含有プレコート7、8を備える。
Advantageously, as shown in FIG. 1, the
第1及び第2のプレコート鋼板1、2は、同一のプレコート7、8を担持することができる。
The first and second precoated steel sheets 1,2 can carry
あるいは、第1及び第2のプレコート鋼板1、2のプレコート7、8は、異なる組成を有していてもよい。
Alternatively, the
次いで、溶加材を場合により用いて、上記の第1及び第2のプレコート鋼板1、2間の突き合わせ溶接によって得られた溶接継手22におけるアルミニウムの理論上の平均含有率を求める。 The theoretical average content of aluminum in the welded joint 22 obtained by butt welding between the first and second precoated steel sheets 1, 2 is then determined, optionally using a filler metal.
溶加材が使用されることを意図する場合、溶加材は、0.05重量%以下のアルミニウム含有率を有する鋼ベースの溶加材であることが好ましい。 If a filler metal is intended to be used, it is preferably a steel-based filler metal with an aluminum content of 0.05% by weight or less.
この決定は、当業者に知られているあらゆる方法で行われる。 This determination is made in any manner known to those skilled in the art.
例えば溶接継手22におけるアルミニウムの理論上の平均含有率は、次の式を用いて決定することができる。
Alth
weldは、溶接継手22におけるアルミニウムの理論上の平均含有率であり、重量%で表され、
Alcoatingは、アルミニウム含有プレコート7における平均アルミニウム含有率であり、重量%で表され、
Mcは、2枚のプレコート鋼板1、2の各々の上のアルミニウム含有プレコート7、8の単位面積当たりの重量であり、g/m2で表され、
βは、溶接プールに任意選択的に添加される鋼ベースの溶加材の割合であり、0~1の間に含まれ、溶接プールに溶加材が添加されていない場合βはゼロに等しく、
t1は、第1のプレコート鋼板1の厚さであり、mmで表され、
t2は、第2のプレコート鋼板2の厚さであり、mmで表される。
For example, the theoretical average aluminum content in the weld joint 22 can be determined using the following equation.
Al th weld is the theoretical average aluminum content in the welded joint 22, expressed in weight percent,
Al coating is the average aluminum content in the aluminum-containing
M c is the weight per unit area of the aluminum-containing
β is the percentage of steel-based filler optionally added to the weld pool and is contained between 0 and 1, with β equal to zero if no filler is added to the weld pool ,
t 1 is the thickness of the first precoated steel sheet 1, expressed in mm;
t2 is the thickness of the second precoated steel sheet 2, expressed in mm.
溶加材が0.05重量%以下のアルミニウム含有率を含む限り、溶加材を使用する場合でも上記の式を使用することができる。 The above formula can be used even when filler metal is used as long as the filler metal contains an aluminum content of 0.05 wt.% or less.
上記の式は、基材3、4のアルミニウム含有率が0.05重量%以下である限り、基材3、4がアルミニウムを含む場合でもさらに使用することができる。
The above formula can also be used when the
溶接プールに任意選択的に添加される鋼ベースの溶加材の割合βは、例えば0~0.5の間、すなわち、割合を百分率で表すと0~50%の間に含まれる。 The proportion β of steel-based filler material optionally added to the weld pool is comprised, for example, between 0 and 0.5, ie, expressed as a percentage, between 0 and 50%.
溶接継手22のアルミニウムの理論上の平均含有率Alth
weldが厳密に1.25重量%を超えるであろう場合、本発明による方法は、さらに、作製後、溶接継手のアルミニウムの理論上の平均含有率が0.5重量%~1.25重量%の間に含まれるように、プレコート鋼板1、2の少なくとも一方の溶接縁部14を作製する工程を含む。
If the theoretical average aluminum content Al th weld of the welded joint 22 will strictly exceed 1.25 wt. It comprises the step of making the
より詳細には、考えられるプレコート鋼板1、2の溶接縁部14は、他方のプレコート鋼板1、2に溶接されることが意図されるプレコート鋼板1、2の縁部である。
More precisely, the
図3により詳細に示すように、溶接縁部14は、突き合わせ溶接中に少なくとも部分的に溶接継手22に組み込まれることが意図された、プレコート鋼板1、2の周縁部分を含む。より詳細には、溶接縁部14は、プレコート鋼板1、2の側面13と、この側面13から延び、且つプレコート7、8の一部及び基材3、4の一部を含むプレコート板1、2の一部とを備える。
As shown in more detail in FIG. 3, the
より詳細には、溶接縁部14を作製する工程は、第1及び第2のプレコート鋼板1、2の少なくとも一方の主面5、6上のアルミニウム含有プレコート7、8をその厚さの少なくとも一部にわたって除去する工程を含む。プレコート7、8は、溶接縁部14で延びる除去ゾーン18にわたり、プレコート鋼板1、2の側面13から除去される。除去ゾーン18は、プレコート鋼板1、2の側面13から0.5mm~2mmの間に含まれる幅にわたって延びることができる。このようにして作製したプレコート鋼板1の一例を図3に示す。
More specifically, the step of producing the
除去は、レーザービームを用いて行うことが好ましい。 Removal is preferably performed using a laser beam.
有利には、除去ゾーン18において、金属合金層11、12が除去されるが、金属間化合物合金層9、10は、その厚さの少なくとも一部にわたって残る。
Advantageously, in the
より詳細には、除去ゾーン18において、金属合金層11、12が除去されるが、金属間化合物合金層9、10はそのまま維持される。
More specifically, in
残留金属間化合物合金層9、10は、溶接継手22にすぐ隣接する溶接ブランクの領域を、その後の熱間成形工程中の酸化及び脱炭から、及び使用中の腐食から保護する。
The residual
図3に示す例では、金属合金層11、12は、除去ゾーン18にわたって溶接縁部14で除去され、金属間化合物合金層9、10がそのまま残される。
In the example shown in FIG. 3, the metal alloy layers 11, 12 are removed at the
特に、除去されるプレコート7、8の割合、並びにその上のプレコート7、8が除去されるべきプレコート鋼板1、2の主面の数は、除去後に、溶接継手22のアルミニウムの理論上の平均含有率Alth
weldが0.5重量%~1.25重量%の間に含まれるようなものである。
In particular, the percentage of
特に、プレコート7、8は、
- 第1又は第2のプレコート鋼板1、2の1つの主面5、6のみ上の、又は
- 合計で2つの主面上、例えば第1及び第2のプレコート鋼板1、2の各々の1つの主面5、6上、若しくは第1及び第2のプレコート鋼板1、2の中の一方の2つの主面5、6上の、又は
- 合計で3つの主面5、6上、すなわち、第1及び第2のプレコート鋼板1、2の一方の2つの主面5、6上及び他のプレコート鋼板1、2の1つの主面5、6のみ上の、又は
- 合計で4つの主面5、6上、すなわち第1及び第2のプレコート鋼板1、2の2つの主面5、6上の
その厚さの少なくとも一部にわたって除去することができる。
In particular, the
- on only one
0.05重量%以下のアルミニウム含有率を有する溶加材を場合により用いて、提供工程で提供された第1及び第2のプレコート鋼板1、2間を突き合わせ溶接して得られる溶接継手22の理論上の平均アルミニウム含有率Alth
weldが、0.5重量%~1.25重量%の間に含まれている場合には、特に第1及び第2のプレコート鋼板1、2に対して、プレコート7、8を事前に除去せずに溶接を行う。より詳細には、この場合、溶接は、第1及び第2のプレコート鋼板1、2を用いて実施され、それらのプレコート7、8は少なくとも溶接縁部14上でそのままである。
Welded joint 22 obtained by butt welding between the first and second precoated steel plates 1, 2 provided in the providing step, optionally using a filler metal having an aluminum content of 0.05% by weight or less If the theoretical average aluminum content Al th weld is comprised between 0.5% and 1.25% by weight, especially for the first and second precoated steel sheets 1, 2, Welding is performed without prior removal of the
任意選択的に、0.05重量%以下のアルミニウム含有率を有する溶加材を場合により用いて、提供工程で提供された第1及び第2のプレコート鋼板1、2の間の突き合わせ溶接によって得られた溶接継手22の理論上の平均アルミニウム含有率Alth
weldが、0.5重量%~1.25重量%の間に含まれ、より厳密には0.5重量%より大きい場合であっても、プレコート鋼板1、2の少なくとも一方の少なくとも1つの主面5、6上、例えば2枚のプレコート鋼板1、2の少なくとも一方の少なくとも1つの主面5、6のみ上の溶接縁部14で、プレコート7、8はその厚さの少なくとも一部にわたって除去されてもよい。例えばプレコート7、8は、2枚のプレコート鋼板1、2の各々の1つの主面5、6のみ上の溶接縁部14で、その厚さの少なくとも一部にわたって除去される。この任意選択の除去工程は、0.05重量%以下のアルミニウム含有率を有する溶加材を場合により用いて、このように作製された第1及び第2のプレコート鋼板1、2の間の溶接によって得られた溶接継手22の理論上の平均アルミニウム含有率Alth
weldが、0.5重量%~1.25重量%の間に含まれたままであるように実施される。
obtained by butt welding between the first and second precoated steel plates 1, 2 provided in the providing step, optionally using a filler metal having an aluminum content of 0.05 wt.% or less; If the theoretical average aluminum content Al th weld of the welded joint 22 is comprised between 0.5% and 1.25% by weight, or more strictly greater than 0.5% by weight, also at the
特に、このような除去は、その後の熱処理に使用される熱処理温度Ttをさらに低下させるために実施されてもよく、熱処理温度Ttは後述のように決定される。実際、溶接継手22のオーステナイト化温度Ac3(WJ)はアルミニウム含有率の減少と共に低下する。特に、この任意選択の除去工程は、除去のない状態で決定される熱処理温度Ttが厳密に950℃を超えるであろう場合に実施することができる。実際、良好な塗装性及び溶接性を維持するためには、950℃以下の熱処理温度Ttを用いることが好ましい。 In particular, such removal may be performed to further reduce the heat treatment temperature Tt used for subsequent heat treatments, which is determined as described below. In fact, the austenitizing temperature Ac3(WJ) of the welded joint 22 decreases with decreasing aluminum content. In particular, this optional removal step can be performed if the heat treatment temperature Tt , determined without removal, would be strictly above 950°C. In fact, in order to maintain good paintability and weldability, it is preferable to use a heat treatment temperature Tt of 950°C or less.
溶接継手22の理論上の平均アルミニウム含有率Alth
weldの決定、及び必要に応じて又は所望に応じて作製工程後に、本方法は第1及び第2のプレコート鋼板1、2の間で溶接継手22を得て、その結果溶接鋼ブランク15を得るように、レーザー溶接を用いて第1のプレコート鋼板1を第2のプレコート鋼板2に突き合わせ溶接する工程をさらに含む。
After determination of the theoretical average aluminum content Al th weld of the welded joint 22 and, if necessary or desired, after the fabrication steps, the method comprises forming a welded joint between the first and second precoated steel sheets 1,2. It further comprises the step of butt welding the first precoated steel plate 1 to the second precoated steel plate 2 using laser welding to obtain 22 resulting in a welded
溶接継手22は、0.5~1.25重量%の間に含まれるアルミニウム含有率を有する。 The weld joint 22 has an aluminum content comprised between 0.5 and 1.25 weight percent.
一実施形態によれば、溶接工程は、溶加材の使用を含む。 According to one embodiment, the welding process includes using a filler metal.
溶加材は、0.05重量%以下のアルミニウム含有率を有する鋼ベースの溶加材が有利である。溶加材は低い含有率のアルミニウムを有し、コーティングからアルミニウムを希釈する。 The filler metal is advantageously a steel-based filler metal with an aluminum content of 0.05% by weight or less. The filler metal has a low aluminum content and dilutes the aluminum from the coating.
例えば、溶加材は、プレコート7、8からのアルミニウムのフェライト形成及び/又は金属間化合物形成効果を部分的に釣り合わせるように、オーステナイト形成元素をさらに含む。
For example, the filler metal further comprises austenite-forming elements to partially balance the ferrite-forming and/or intermetallic-forming effects of the aluminum from the
溶加材は、例えば溶加材ワイヤ又は粉末である。 The filler metal is, for example, filler wire or powder.
溶接プールに添加される溶加材の割合は、例えば0~0.5の間に含まれる。 The percentage of filler metal added to the weld pool is, for example, comprised between 0 and 0.5.
一例によれば、溶加材は、重量で、以下の組成を有する。
0.1%≦C≦1.2%
0.01%≦Mn≦10%
0.02%≦Ni≦7%
0.02%≦Cr≦5%
0.01%≦Si≦2%
任意に、
微量≦Mo≦1%
微量≦Ti≦0.1%
微量≦V≦0.1%
微量≦B≦0.01%
微量≦Nb≦0.1%
微量≦Al≦0.05%
残部は鉄及び製造に不可避的に起因する不純物である。
According to one example, the filler metal has the following composition by weight:
0.1%≤C≤1.2%
0.01%≤Mn≤10%
0.02%≦Ni≦7%
0.02%≦Cr≦5%
0.01%≤Si≤2%
optionally,
Trace ≤ Mo ≤ 1%
Trace amount ≤ Ti ≤ 0.1%
Trace ≤ V ≤ 0.1%
Trace ≤ B ≤ 0.01%
Trace ≤ Nb ≤ 0.1%
Trace amount ≤ Al ≤ 0.05%
The balance is iron and impurities unavoidably resulting from manufacturing.
特定の例によれば、溶加材は、下記の表1に記載される組成W1、W2又はW3の1つを有することができる。 According to a particular example, the filler metal can have one of the compositions W1, W2 or W3 set forth in Table 1 below.
これら全ての組成において、含有率は重量パーセントで表される。 In all these compositions the contents are expressed in weight percent.
さらに、各組成について、組成の残部は鉄及び避けられない不純物である。 Further, for each composition, the remainder of the composition is iron and unavoidable impurities.
上記の表1において、「-」は、組成物がその元素を多くても微量しか含まないことを意味する。 In Table 1 above, "-" means that the composition contains at most a trace of that element.
変形例によれば、溶接工程は自己溶接工程であり、これは溶加材を使用せずに溶接が実施されることを意味する。この場合、溶接継手22の組成は、第1及び第2のプレコート鋼板1、2の基材3、4の組成と、溶接継手22に組み込まれるプレコート7、8の量のみに依存する。
According to a variant, the welding process is a self-welding process, which means that welding is performed without the use of filler metal. In this case, the composition of the welded joint 22 depends only on the composition of the
溶接作業は、2枚の板1、2の間の接合部に溶接継手22を形成する結果となる。 The welding operation results in the formation of a welded joint 22 at the joint between the two plates 1,2.
溶接工程は、レーザー溶接工程であり、レーザービーム24が、2枚のプレコート鋼板1、2の間の接合部の方へ向けられる。
The welding process is a laser welding process, in which a
レーザー溶接工程は、例えば、CO2レーザー又は固体レーザー又は半導体レーザーを用いて行われる。 The laser welding process is performed using, for example, a CO2 laser or a solid-state laser or a semiconductor laser.
レーザー源は、高出力レーザー源であることが好ましい。レーザー源は、例えば波長10マイクロメートルのCO2レーザー、波長1マイクロメートルの固体レーザー源又は半導体レーザー源、例えば波長が0.8~1マイクロメートルの間のダイオードレーザーの中から選択することができる。 Preferably, the laser source is a high power laser source. The laser source can be selected, for example, among a CO 2 laser with a wavelength of 10 micrometers, a solid-state laser source with a wavelength of 1 micrometer or a semiconductor laser source, such as a diode laser with a wavelength between 0.8 and 1 micrometer. .
レーザーの出力は、第1及び第2のプレコート鋼板1、2の厚さに応じて選択される。特に、出力は、溶接継手22における十分な混合と同様に、プレコート鋼板1、2の溶接縁部14の融合を可能にするように選択される。CO2レーザーの場合、レーザー出力は、例えば3~12kWの間に含まれる。固体レーザー又は半導体レーザーの場合、レーザー出力は、例えば2~8kWの間に含まれる。 The power of the laser is selected according to the thickness of the first and second precoated steel sheets 1,2. In particular, the power is selected to allow fusion of the weld edges 14 of the precoated steel sheets 1 , 2 as well as sufficient mixing at the weld joint 22 . In the case of CO 2 lasers, the laser power is for example comprised between 3 and 12 kW. In the case of solid state lasers or semiconductor lasers, the laser power is for example comprised between 2 and 8 kW.
プレコート鋼板1、2上のその衝撃点26におけるレーザービーム24の直径は、両方の種類のレーザー源について約600μmと等しくすることができる。
The diameter of the
溶接工程中、溶接は例えば保護雰囲気下で行われる。このような保護雰囲気は、特に溶接が行われている領域の酸化及び脱炭、溶接継手22内での窒化ホウ素の形成及び水素吸収による可能性のある冷間割れを防止する。 During the welding process, the welding takes place, for example, under a protective atmosphere. Such a protective atmosphere prevents oxidation and decarburization, especially in the areas where the welds are made, the formation of boron nitride within the weld joint 22 and possible cold cracking due to hydrogen absorption.
保護環境は、例えば不活性ガス又は不活性ガスの混合物によって形成される。不活性ガスは、ヘリウム若しくはアルゴン、又はこれらのガスの混合物であることができる。 The protective environment is formed, for example, by an inert gas or mixture of inert gases. The inert gas can be helium or argon, or mixtures of these gases.
溶接はレーザー光を唯一の熱源として行ってもよい。 Welding may be performed using a laser beam as the sole heat source.
任意選択的に、レーザー溶接工程は、レーザービームに加えて、例えば、電気アーク又は誘導加熱のような付加的な熱源を含む。この付加的な熱源は、溶接継手22を形成するために第1及び第2のプレコート鋼板1、2の縁部を溶融するのに寄与する。 Optionally, the laser welding process includes additional heat sources, such as electric arc or induction heating, in addition to the laser beam. This additional heat source contributes to melting the edges of the first and second precoated steel sheets 1 , 2 to form the welded joint 22 .
任意選択的に、溶接工程は、図1に破線で示すように、溶加材ワイヤ20の使用を含む。この場合、レーザービーム24は、レーザービーム24の衝撃点26で溶加材ワイヤ20を溶融するように追加的に構成される。
Optionally, the welding process includes the use of
溶接工程の間、2枚のプレコート鋼板1、2の対向する溶接縁部14間の距離は、例えば0.3mm以下であり、より具体的には0.1mm以下である。2枚の板1、2の対向する溶接縁部14の間にそのような間隙を設けることにより、溶接作業中に可能性のある溶加材ワイヤ20からの材料の堆積が促進され、溶接継手22での過剰な厚みの形成が防止される。
During the welding process, the distance between the facing welding edges 14 of the two precoated steel sheets 1, 2 is for example 0.3 mm or less, more particularly 0.1 mm or less. Providing such a gap between the opposing weld edges 14 of the two plates 1, 2 promotes material build-up from a
溶接工程の終了時に、図2に示すような溶接鋼ブランク15が得られる。
At the end of the welding process, a welded
溶接工程の後、本発明による方法は、こうして得られた溶接鋼ブランク15を熱処理オーブンで加熱する工程を含む。
After the welding step, the method according to the invention comprises heating the welded
より詳細には、加熱工程は、溶接鋼ブランク15を熱処理温度Ttまで加熱することを含む。
More specifically, the heating step includes heating the welded
本発明によれば、熱処理温度Ttは、溶接継手22の完全オーステナイト化温度Ac3(WJ)よりも少なくとも10℃低い。 According to the invention, the heat treatment temperature Tt is at least 10° C. below the full austenitization temperature Ac3 (WJ) of the welded joint 22 .
溶接継手22の完全オーステナイト化温度Ac3(WJ)は、℃で表され、例えば以下の式を用いて溶接継手22の組成から決定される。
Ac3(WJ)=102.2×Al+439×C+181.9×Mn+364.1×Si+148×Al2-425.2×C2-29.2×Mn2-497.8×Si2-400×Al×C+9.9×Al×Mn-50.5×Al×Si-208.9×C×Mn+570.3、式中、Al、C、Mn及びSiは、それぞれ溶接継手22のアルミニウム、炭素、マンガン及びケイ素の含有率を指し、重量%で表される。
The full austenitization temperature Ac3(WJ) of the welded joint 22 is expressed in degrees Celsius and is determined from the composition of the welded joint 22 using, for example, the following equation.
Ac3(WJ)=102.2×Al+439×C+181.9×Mn+364.1×Si+148×Al 2 −425.2×C 2 −29.2×Mn 2 −497.8×Si 2 −400×Al×C+9 .9×Al×Mn−50.5×Al×Si−208.9×C×Mn+570.3, where Al, C, Mn and Si are the aluminum, carbon, manganese and silicon content of weld joint 22, respectively. It refers to the content and is expressed in weight %.
Ac3(WJ)についての上記の式は、以下の表2で表される含有率範囲で使用することができる。 The above formula for Ac3(WJ) can be used in the content range given in Table 2 below.
上記の表2において、
- 全ての含有率は重量パーセントで表される。
- 「-」は下限値がないことを意味する。
In Table 2 above,
- All contents are expressed in weight percent.
- "-" means no lower limit.
本発明によれば、熱処理温度Ttは、最低温度Tminよりも少なくとも15℃さらに高い。これに関連して、最低温度Tminは以下のように定義される。
Ac3(WJ)は、溶接継手22の完全オーステナイト化温度であり、℃で表され、
Alは、溶接継手22におけるアルミニウムの含有率であり、重量%で表され、
Ts1はプレス硬化後の最強基材3の最大抗張力であり、MPaで表され、
Ts2はプレス硬化後の最弱基材4の最大抗張力であり、MPaで表され、
βは、溶接プールに添加される溶加材の割合であり、0~1の間に含まれ、
CFWは、溶加材の炭素含有率であり、重量%で表され、
ρは、最弱基材4を含むプレコート鋼板2の厚さと、最強基材3を含むプレコート鋼板1の厚さとの比(ρ=t2/t1)である。
According to the invention, the heat treatment temperature T t is at least 15° C. higher than the minimum temperature T min . In this connection, the minimum temperature T min is defined as follows.
Ac3(WJ) is the full austenitizing temperature of the weld joint 22, expressed in °C;
Al is the content of aluminum in the welded joint 22, expressed in weight percent,
Ts 1 is the maximum tensile strength of the
Ts 2 is the maximum tensile strength of the weakest substrate 4 after press hardening, expressed in MPa,
β is the fraction of filler metal added to the weld pool and is comprised between 0 and 1;
CFW is the carbon content of the filler metal, expressed in weight percent,
ρ is the ratio (ρ=t 2 /t 1 ) between the thickness of the precoated steel sheet 2 including the weakest base material 4 and the thickness of the precoated steel sheet 1 including the
これに関連して、基材は、プレス硬化後、より低い最大抗張力Tsを有する場合、他のものよりも弱い。 In this connection, substrates are weaker than others if they have a lower ultimate tensile strength Ts after press hardening.
したがって、最低温度Tminは、以下に基づいて計算することができる。
- 溶接継手22の化学組成、
- プレコート鋼板1、2の基材3、4の特性
- 溶加材を使用する場合には、溶加材の割合と組成
Therefore, the minimum temperature T min can be calculated based on:
- the chemical composition of the welded joint 22;
- Properties of
溶接ブランク15を加熱する工程は、さらに、溶接鋼ブランク15を熱処理温度Ttで2~10分の間に含まれる時間保持する工程を含む。
Heating the weld blank 15 further includes holding the
加熱工程の終了時に、溶接鋼ブランク15は、溶接継手22の完全オーステナイト化温度Ac3(WJ)よりも少なくとも10℃低い温度まで加熱されているので、溶接継手22の微細組織は完全にオーステナイトではない。溶接継手22における変態区間フェライト分率は、熱処理温度Ttと溶接継手22の完全オーステナイト化温度Ac3(WJ)との温度差に依存する。特に、加熱工程の終了時に、溶接継手22における変態区間フェライト分率αICは、15%以上であり、かつ最大変態区間フェライト分率αmax
ICより少なくとも5%低い(15%≦αIC≦αmax
IC-5%)。
At the end of the heating process, the welded
最大変態区間フェライト分率は%で表され、以下の式を用いて決定することができる。
Ts1はプレス硬化後の最強基材3の最大抗張力であり、MPaで表され、
Ts2はプレス硬化後の最弱基材4の最大抗張力であり、MPaで表され、
βは、溶接プールに添加される溶加材の割合であり、0~1の間に含まれ、
CFWは、溶加材の炭素含有率であり、重量%で表され、
ρは、最弱基材4を含むプレコート鋼板2の厚さと、最強基材3を含むプレコート鋼板1の厚さとの比(ρ=t2/t1)である。
The maximum transformation interval ferrite fraction is expressed in % and can be determined using the following formula.
Ts 1 is the maximum tensile strength of the
Ts 2 is the maximum tensile strength of the weakest substrate 4 after press hardening, expressed in MPa,
β is the fraction of filler metal added to the weld pool and is comprised between 0 and 1;
CFW is the carbon content of the filler metal, expressed in weight percent,
ρ is the ratio (ρ=t 2 /t 1 ) between the thickness of the precoated steel sheet 2 including the weakest base material 4 and the thickness of the precoated steel sheet 1 including the
当業者に知られているように、変態区間フェライト分率は、例えば熱処理温度Ttまで加熱した後に溶接ブランク15を直接焼入れすることによって測定することができる。適合されたNitalエッチング後、変態区間フェライトは灰色がかったマルテンサイトマトリックス上に淡い成分として現れる。 As known to those skilled in the art, the transformation interval ferrite fraction can be measured, for example, by directly quenching the weld blank 15 after heating to the heat treatment temperature Tt . After adapted Nital etching, transformation interval ferrite appears as a pale component on a grayish martensite matrix.
溶接継手22の変態区間フェライト分率は、試料内のマンガン含有率の分布を示す試料のマンガン元素マッピング画像の分析により決定することもできる。このようなマッピング画像は、例えば電子プローブマイクロ分析(EPMA)による試料の分析によって得られる。このMnマッピング画像において、Mn含有率の極小を示す領域は変態区間フェライト領域と一致し、一方より高いMn含有率を有する領域は変態区間焼鈍中に形成されたオーステナイトの変態から生じた相に対応する。したがって、変態区間フェライトの表面分率は、この画像におけるMn含有率が極小の領域の表面分率に対応する。この方法は、例えば、Hanlon,D; Rijkenberg,A; Leunis,Eら: Quantitative phase analysis of multi-phase steels、PHAST (2007)、 ISBN 92-79-02658-5、77-79頁に記載されている。実際、変態区間焼鈍中に、オーステナイトとフェライトとの間にマンガンの分配が生じ、マンガンがフェライトからオーステナイトに移動し、その結果、変態区間焼鈍の終了時に、変態区間フェライトのMn含有率がオーステナイトのMn含有率より厳密に小さくなることが知られている。マルテンサイト、変態フェライト及び/又はベイナイトのようなその後の冷却の際にオーステナイトから形成される相は、オーステナイトのMn含有率を受け継ぎ、一方変態区間フェライトは該分配から生じるそのより低いMn含有率を保持する。したがって、Mn元素マッピング画像上では、変態区間フェライトは他の相、特に他の種類のフェライトと区別でき、Mn含有率が最小である領域に対応する。 The transformation interval ferrite fraction of the welded joint 22 can also be determined by analysis of a manganese elemental mapping image of the sample showing the distribution of manganese content within the sample. Such mapping images are obtained by analysis of the sample, for example by electron probe microanalysis (EPMA). In this Mn mapping image, the regions showing the minimum Mn content correspond to the transformation interval ferrite regions, while the regions with higher Mn content correspond to phases resulting from the transformation of austenite formed during transformation interval annealing. do. Therefore, the surface fraction of the transformation interval ferrite corresponds to the surface fraction of the region where the Mn content is minimal in this image. This method is described, for example, in Hanlon, D; Rijkenberg, A; Leunis, E et al.: Quantitative phase analysis of multi-phase steels, PHAST (2007), ISBN 92-79-02658-5, pages 77-79. there is Indeed, during the transformation interval annealing, manganese partitioning occurs between austenite and ferrite, manganese migrates from ferrite to austenite, so that at the end of transformation interval annealing, the Mn content of transformation interval ferrite is reduced to that of austenite. It is known to be strictly smaller than the Mn content. Phases formed from austenite on subsequent cooling, such as martensite, transformed ferrite and/or bainite, inherit the Mn content of austenite, while transformation interval ferrite loses its lower Mn content resulting from the partitioning. Hold. Therefore, on the Mn elemental mapping image, the transformation interval ferrite can be distinguished from other phases, especially from other types of ferrite, and corresponds to the region with the lowest Mn content.
本特許出願に関連して、微細組織に関連する全ての割合は、表面のパーセントで表される。 In the context of this patent application, all percentages relating to microstructure are expressed as surface percent.
加熱工程の終了時に、第1及び第2のプレコート鋼板1、2の基材3、4の微細組織は完全にオーステナイトである。特に、溶接時にプレコート鋼板1、2の溶接縁部14にプレコート5、6からのアルミニウムが存在するため、基材3、4の完全オーステナイト化温度Ac3は、溶接継手22の完全オーステナイト化温度Ac3(WJ)より厳密に低い。
At the end of the heating process, the microstructure of the
加熱工程の終了時に、溶接鋼ブランク15は、プレス成形ツールで鋼部品にプレス内で熱間成形される。例えば溶接鋼ブランク15は、適合されたホットスタンピングツールを用いるホットスタンピングによって鋼部品に成形される。
At the end of the heating process, the welded
好ましくは、熱処理オーブンとプレス成形ツールとの間の転写時間は、10秒以下である。転写時間は、例えば5~10秒の間に含まれる。転写時間は、溶接ブランク15における金属学的変態、特に熱間成形前のフェライトの形成を避けるために、できるだけ短くなるように選択される。 Preferably, the transfer time between the heat treatment oven and the pressing tool is 10 seconds or less. The transfer time is comprised, for example, between 5 and 10 seconds. The transfer time is chosen to be as short as possible in order to avoid metallurgical transformations in the weld blank 15, especially the formation of ferrite before hot forming.
このようにして成形された鋼部品は、次に、第1及び第2のプレコート鋼板1、2の基材3、4の中で、最も硬化可能な基材3、4の臨界マルテンサイト又はベイナイト冷却速度以上の冷却速度で冷却される。
The steel parts formed in this way then have the critical martensite or bainite of the most
有利には、冷却工程は、プレス成形ツールにおいて、例えば、プレス成形ツール内に形成された冷却チャネルを備える冷却システムを例えば備える成形ツールを用いることによって行われる。 Advantageously, the cooling step is performed in the press-forming tool, for example by using a forming tool comprising a cooling system comprising cooling channels formed in the press-forming tool.
本発明によれば、冷却工程の終了時に、溶接継手22は、マルテンサイト及び/又はベイナイトと、15%以上、かつ最大変態区間フェライト分率αmaxICよりも少なくとも5%低い変態区間フェライト分率αmax IC(15%≦αIC≦αmax IC-5%)とを含む微細組織を有する。最大変態区間フェライト分率αmax ICは、上記のように決定され得る。 According to the invention, at the end of the cooling process, the welded joint 22 contains martensite and/or bainite and a transformation interval ferrite fraction α of at least 15% and at least 5% lower than the maximum transformation interval ferrite fraction α maxIC max IC (15%≦α IC ≦α max IC −5%). The maximum transformation interval ferrite fraction α max IC can be determined as described above.
冷却工程の終了時に、基材3、4のうちの少なくとも一方は、主にマルテンサイト及び/又はベイナイト微細組織を有する。マルテンサイト及び/又はベイナイトは、冷却工程中に、加熱工程中に形成されたオーステナイトの変態の結果として生じる。
At the end of the cooling step, at least one of the
一例によれば、両方の基材3、4は、主としてマルテンサイト及び/又はベイナイト組織を有する。
According to one example, both
これに関連して、「主に」とは、微細構造がマルテンサイト及び/又はベイナイト、並びに最大で5%のフェライトからなることを意味する。 In this context, "predominantly" means that the microstructure consists of martensite and/or bainite and up to 5% ferrite.
本発明は、上記の方法を用いて得られたプレス硬化したレーザー溶接鋼部品にも関する。 The invention also relates to a press-hardened, laser-welded steel component obtained using the method described above.
この部品は、特に衝突管理部品、例えば、侵入防止部品若しくは衝撃吸収部品、構造部品又は自動車の安全性に寄与する部品である。 This part is in particular a crash management part, for example an anti-intrusion part or a shock absorbing part, a structural part or a part that contributes to the safety of the motor vehicle.
プレス硬化したレーザー溶接鋼部品は、上記のように溶接継手22によって接合された第1の被覆鋼部品部分及び第2の被覆鋼部品部分を備える。 The press hardened laser welded steel component comprises a first coated steel component portion and a second coated steel component portion joined by a weld joint 22 as described above.
より詳細には、第1の被覆鋼部品部分及び第2の被覆鋼部品部分は、第1及び第2のプレコート鋼板1、2のプレス成形ツールにおけるホットプレス成形及び冷却にそれぞれ起因する。 More specifically, the first coated steel part portion and the second coated steel part portion result from hot pressing and cooling in the pressing tool of the first and second precoated steel sheets 1, 2 respectively.
より詳細には、各被覆鋼部品部分は、その主面のうちの少なくとも一方の上に、鉄及び少なくとも30重量%のアルミニウムを含むアルミニウム含有コートを有する鋼基材を含む。 More specifically, each coated steel component portion comprises a steel substrate having on at least one of its major surfaces an aluminum-containing coat comprising iron and at least 30% by weight aluminum.
特に、第1及び第2の鋼部品部分のアルミニウム含有コートは、ホットプレス成形中のプレコート7、8の少なくとも部分的合金化から生じる。
In particular, the aluminum-containing coatings of the first and second steel part portions result from at least partial alloying of the
第1及び第2の鋼部品部分の基材は、プレコート鋼板1、2に対して上で記載した組成を有する。これらは、プレコート鋼板1、2の基材3、4のホットプレス成形及び冷却から生じる。
The substrates of the first and second steel component parts have the compositions described above for the precoated steel sheets 1,2. These result from hot pressing and cooling of the
第1の被覆鋼部品部分の基材は、第2の被覆鋼部品部分の基材の最大抗張力Ts2より厳密に大きい最大抗張力Ts1を有する。 The substrate of the first coated steel component portion has a maximum tensile strength Ts1 which is strictly greater than the maximum tensile strength Ts2 of the substrate of the second coated steel component portion.
例えば第1の被覆鋼部品部分は第1の厚さを有し、第2の被覆鋼部品部分は第2の厚さを有し、第1の厚さと第1の被覆鋼部品部分の最大抗張力との積は、第2の厚さと第2の被覆鋼部品部分の最大抗張力Ts2との積より厳密に大きい。 For example, the first coated steel component portion has a first thickness, the second coated steel component portion has a second thickness, and the maximum tensile strength of the first thickness and the first coated steel component portion is strictly greater than the product of the second thickness and the maximum tensile strength Ts2 of the second coated steel part portion.
溶接継手22は、0.5重量%~1.25重量%の間のアルミニウム含有率を有する。 Welded joint 22 has an aluminum content between 0.5% and 1.25% by weight.
溶接継手22は、マルテンサイト及び/又はベイナイトと、15%以上、かつ最大変態区間フェライト分率αmax ICよりも少なくとも5%低い変態区間フェライト分率αIC(15%≦αIC≦αmax IC-5%)とを含む微細組織を有する。 The welded joint 22 comprises martensite and/or bainite and a transformation interval ferrite fraction α IC of 15% or more and at least 5% lower than the maximum transformation interval ferrite fraction α max IC (15%≦α IC ≦α max IC -5%).
最大変態区間フェライト分率αmax ICは、上で説明したように決定することができる。 The maximum transformation interval ferrite fraction α max IC can be determined as explained above.
プレス硬化したレーザー溶接鋼部品上では、溶接作業中に溶接プールに添加される溶加材の割合βは、適応されたいずれかの方法により溶接継手22のアルミニウムの含有率Alweldを測定することによって決定することができる。溶接鋼板のコートのアルミニウムの含有量Alcoatingを知り、溶加材中のアルミニウム量が無視できることを考慮すると、式
溶接継手22の最大抗張力は、プレス硬化後の最弱基材4の最大抗張力以上である。 The maximum tensile strength of the welded joint 22 is greater than or equal to the maximum tensile strength of the weakest base material 4 after press hardening.
少なくとも第1の基材3の鋼に対応する、溶接継手22の少なくとも片側の鋼は、主にマルテンサイト及び/又はベイナイト組織を有する。例えば第1の基材3の鋼及び第2の基材4の鋼に対応する、溶接継手22の両側の鋼は、主にマルテンサイト及び/又はベイナイト組織を有する。
The steel of at least one side of the welded joint 22, corresponding to the steel of at least the
本発明の発明者らは、驚くべきことに、溶接ブランク15を上記の条件下で熱処理すると、溶接継手22の最大抗張力が、第2のプレコート鋼板2の基材4、すなわち、最も低い最大抗張力を有する基材の最大抗張力よりも厳密に大きくなることを見出した。したがって、溶接継手22と直交する方向で引張試験を行った場合、熱処理後の溶接継手22の組織が完全にマルテンサイト又はベイナイトではないにもかかわらず、上記の熱処理後に得られた部品は溶接継手22で破損しない。 The inventors of the present invention have surprisingly found that when the weld blank 15 is heat treated under the above conditions, the ultimate tensile strength of the welded joint 22 is reduced to that of the base material 4 of the second precoated steel plate 2, i.e. the lowest ultimate tensile strength was found to be strictly greater than the ultimate tensile strength of substrates with Therefore, when a tensile test is performed in a direction perpendicular to the welded joint 22, even though the structure of the welded joint 22 after the heat treatment is not completely martensite or bainite, the part obtained after the above heat treatment is a welded joint. 22 does not break.
したがって、本発明による方法は、低コストで満足のいく機械的特性を得ることができるため、特に有利である。実際、アルミニウム含有プレコートを含むプレコート鋼板を一緒に溶接する場合、溶接継手の完全オーステナイト化温度が基材の完全オーステナイト化温度以下になるように、例えばプレコート鋼板の両側のプレコートを除去するか、又は溶加材ワイヤのような溶加材を用いて溶接に多量のオーステナイト形成元素を加えることによって、溶接継手の組成を調整する必要はもはやない。特に、鋼板の両面のプレコートの除去を回避すると、総加工時間が短縮される。さらに、溶加材により添加されなければならないオーステナイト形成元素の量を減らすこと、又はさらに溶加材の使用を回避することにより、製造コストは大幅に削減され、特に溶接継手の幾何学的形状、及びプレコート鋼板からの材料と溶接継手の溶加材からの材料との間の均一な混合物を獲得することに関連する高比率の溶加材の添加に起因する問題が防止される。 The method according to the invention is therefore particularly advantageous as it allows obtaining satisfactory mechanical properties at low cost. Indeed, when welding together precoated steel sheets containing an aluminum-containing precoat, the precoat is removed, for example, on both sides of the precoated steel sheet, or It is no longer necessary to adjust the composition of the weld joint by adding large amounts of austenite-forming elements to the weld with filler metal such as filler wire. In particular, avoiding the removal of the precoat on both sides of the steel sheet reduces the total processing time. Furthermore, by reducing the amount of austenite-forming elements that must be added by the filler metal, or even avoiding the use of filler metal, the manufacturing costs are significantly reduced, especially the geometry of the weld joint, and the problems associated with obtaining a homogeneous mixture between the material from the precoated steel sheet and the filler metal of the welded joint due to the addition of a high proportion of filler metal are avoided.
本発明の発明者は、プレコート鋼板1、2を用いて溶接鋼ブランク15を作製した実験E1~E36を行った。各プレコート鋼板1、2は、下記の組成(表5参照)を有する基材3、4、及び両方の主面上に、溶融めっきにより形成されるプレコート7、8を有し、プレコート7、8は、88重量%のアルミニウム、10重量%のケイ素及び2%の鉄を含む金属合金層11、12を含む。
The inventors of the present invention performed experiments E1 to E36 in which welded
各プレコート鋼板1、2の両方の主面上のプレコート7、8の単位面積当たりの総重量は、いずれの除去工程の前でも、150g/m2であった。
The total weight per unit area of the
プレコート鋼板1、2の主面5、6の一方のみの金属合金層11、12を除去し、金属間化合物合金層9、10をそのままにした後、プレコート鋼板1、2の各々上の残留プレコート7、8の単位面積当たりの総重量は100g/m2であった。
After removing the metal alloy layers 11, 12 on only one of the
実験に使用した基材の組成を下記の表3に開示する。実験に使用した溶加材ワイヤの組成を下記の表4に示す。 The composition of the substrates used in the experiments is disclosed in Table 3 below. The composition of the filler wire used in the experiments is shown in Table 4 below.
上記表3及び表4において、組成は重量パーセントで表される。 In Tables 3 and 4 above, the compositions are expressed in weight percent.
さらに、表3及び表4の各組成について、組成の残部は鉄及び不可避的不純物である。 Furthermore, for each composition in Tables 3 and 4, the remainder of the composition is iron and unavoidable impurities.
「-」は、その組成はその元素を多くても微量しか含んでいないことを意味する。 A "-" means that the composition contains at most trace amounts of that element.
上記の基材S1、S2及びS3の完全オーステナイト化温度Ac3及び最大抗張力Tsは以下の通りである。
S1:834℃、Ts=1500MPa
S2:858℃、Ts=1050MPa
S3:806℃、Ts=700MPa
The complete austenitization temperature Ac3 and maximum tensile strength Ts of the base materials S1, S2 and S3 are as follows.
S1: 834°C, Ts = 1500 MPa
S2: 858°C, Ts = 1050 MPa
S3: 806°C, Ts = 700MPa
プレコート鋼板1、2を、出力5.6kWのディスクレーザー又は出力4kWのYAGレーザーを用いて、突き合わせレーザー溶接した。 The precoated steel plates 1 and 2 were butt laser welded using a disk laser with an output of 5.6 kW or a YAG laser with an output of 4 kW.
全ての例において、溶接が行われている領域の酸化及び脱炭、並びに溶接継手における窒化ホウ素の生成及び水素吸収による可能性のある低温亀裂を避けるためにヘリウム又はアルゴンからなる保護雰囲気を使用した。ガスの流速は15L/分以上であった。 In all examples, a protective atmosphere consisting of helium or argon was used to avoid oxidation and decarburization of the area where the weld is being made and possible cold cracking due to boron nitride formation and hydrogen absorption in the weld joint. . The gas flow rate was 15 L/min or more.
次に、溶接ブランク1を920℃の熱処理温度Ttまで加熱し、この温度で6分間保持し、加熱オーブンと熱間成形ツールとの間のフェライトの生成を防止するように選択した転写時間でブランクをホットプレス成形ツールに移し、その後30℃/秒以上の冷却速度で1分間プレス成形ツール内で冷却する熱処理に供して、プレス硬化ブランクを得た。 The weld blank 1 is then heated to a heat treatment temperature Tt of 920° C. and held at this temperature for 6 minutes, with a transfer time selected to prevent ferrite formation between the heating oven and the hot forming tool. The blank was transferred to a hot press forming tool and then subjected to heat treatment by cooling in the press forming tool for 1 minute at a cooling rate of 30°C/sec or higher to obtain a press hardened blank.
実験E1~E36に用いた実験条件を下記の表5及び表6に要約する。 The experimental conditions used for experiments E1-E36 are summarized in Tables 5 and 6 below.
次に、このようにして得られた加熱ブランクから溶接継手に垂直な方向において引張試験片を切断した。 Tensile specimens were then cut from the heated blanks thus obtained in the direction perpendicular to the welded joint.
引張試験は、次の規格、すなわち、NF EN ISO 4136及びNF ISO 6892-1に開示された方法を用いて、圧延方向に平行に抜き出されたタイプEN 12,5×50(240×30mm)の縦方向引張試験片に対して周囲温度(約20℃)で実施した。各加熱溶接ブランクについて、5回の引張試験を行った。
Tensile tests were performed on
引張試験の結果は、引張試験中に破損が発生した場所を示す下記の表6の「破損場所」と題する欄に示す。 The tensile test results are shown in Table 6 below in the column entitled "Break Location" which indicates where the failure occurred during the tensile test.
この欄において、
- 「BM」とは、母材金属の破損、すなわち、プレコート板の一方の基材の破損を指し、
- 「Weld」とは、溶接継手の破損を指し、
- 「Mix」とは、引張試験片の一部が溶接継手で破損し、他のものが母材金属で破損した場合を指す。
In this column:
- "BM" refers to failure of the base metal, i.e. failure of one substrate of the precoated plate,
- "Weld" means failure of a welded joint;
- "Mix" refers to the case where some of the tensile specimens failed at the welded joint and others at the base metal.
上記表5において、150g/m2のプレコート重量は、溶接前に作製工程が行われなかった場合、すなわち、プレコートが溶接時にプレコート鋼板の両方の主面上にそのまま残った場合に相当し、一方、100g/m2のプレコート重量は、プレコート鋼板が溶接前に、プレコート鋼板1、2の各々の1つの主面のみで金属合金層11、12を除去することによって、金属間化合物合金層9、10をそのまま残して作製された場合に相当する。 In Table 5 above, the precoat weight of 150 g/ m2 corresponds to the case where the preparation process was not carried out before welding, i.e. the precoat remained intact on both major surfaces of the precoated steel sheet during welding, whereas , a precoating weight of 100 g/m 2 is obtained by removing the metal alloy layers 11, 12 only on one main surface of each of the precoated steel plates 1, 2 before the precoated steel plates are welded, so that the intermetallic compound alloy layers 9, 10 is left as it is.
上記表5及び6では、本発明に従わない例に下線を引いている。 In Tables 5 and 6 above, examples not in accordance with the invention are underlined.
これらの結果から、溶接ブランク15を上記温度範囲に含まれる熱処理温度まで加熱し、ここでプレス成形及び冷却前に保持時間が該熱処理温度で2~10分の間に含まれる場合は、組立体の最弱基材金属(上記表5及び6の「第2のプレコート鋼板の基材」)で破損が生じ、溶接継手22では破損が生じないことが示された(実験E1、E2、E5、E10、E12、E13、E16、E18、E22及びE29~E32)。 From these results, it can be seen that if the weld blank 15 is heated to a heat treatment temperature within the above temperature range, where the hold time prior to pressing and cooling comprises between 2 and 10 minutes at the heat treatment temperature, the assembly It was shown that failure occurred in the weakest base metal (“Substrate of the second precoated steel plate” in Tables 5 and 6 above), and no failure occurred in the welded joint 22 (experiments E1, E2, E5, E10, E12, E13, E16, E18, E22 and E29-E32).
反対に、最低熱処理温度Tmin+15℃より厳密に小さい熱処理温度及び該熱処理温度で2~10分の間に含まれる保持時間については、破損が、溶接継手22において(実験E3、E4、E6~E8、E14、E15、E17、E19、E21、E23、E27~E27及びE33~E36)常に起こるか、又は検討された実験(実験E9、E11、E20、E24及びE28、表中の参照「mix」)については引張試験片の少なくとも一部で溶接継手22において起こることが観察される。 Conversely, for heat treatment temperatures strictly less than the minimum heat treatment temperature T min +15° C. and holding times comprised between 2 and 10 minutes at the heat treatment temperature, failure was observed in the welded joint 22 (experiments E3, E4, E6- E8, E14, E15, E17, E19, E21, E23, E27-E27 and E33-E36) Experiments that always occurred or were considered (experiments E9, E11, E20, E24 and E28, reference "mix" in the table) ) is observed to occur at the welded joint 22 on at least a portion of the tensile specimen.
本発明者らはさらに、本発明による全ての実験において、溶接継手22は、15%~αmax IC-5%の間で構成される変態区間フェライトの分率αICを含む微細組織を有することに注目した。 The inventors further found that in all experiments according to the present invention, the welded joint 22 had a microstructure containing a fraction of transformation-interval ferrite α IC comprised between 15% and α max IC −5%. I paid attention to
これらの結果から、本発明に係る熱処理条件を用いて溶接ブランク15を熱処理すると、溶接継手22は、第2のプレコート鋼板2の基材4に対応する最弱基材の最大抗張力よりも厳密に大きい最大抗張力を有することが証明される。したがって、部品の最弱ゾーンを形成するのはこの基材4であり、溶接継手22ではない。このため、第2のプレコート鋼板2の基材4に破損が生じ、溶接継手22自体には生じない。これらの結果は、溶接継手22が完全にオーステナイト化されておらず、したがって熱処理後に主にマルテンサイト及び/又はベイナイト微細組織を有していないにもかかわらず得られるので、驚くべきことである。 From these results, when the weld blank 15 is heat treated using the heat treatment conditions according to the present invention, the welded joint 22 is more strictly than the maximum tensile strength of the weakest base material corresponding to the base material 4 of the second precoated steel plate 2. It is proven to have a large ultimate tensile strength. It is thus this substrate 4 and not the welded joint 22 that forms the weakest zone of the component. Therefore, the base material 4 of the second precoated steel plate 2 is damaged, and the welded joint 22 itself is not damaged. These results are surprising because the welded joint 22 is not fully austenitized and thus does not have a predominantly martensite and/or bainite microstructure after heat treatment.
したがって、本発明による方法は、製造コスト及び時間を最小限に抑えながら満足のいく特性を有する部品を得るために最適な方法のパラメータ(最低熱処理温度及び添加される溶加材の量を含む)を決定することを可能にするため、特に有利である。 Therefore, the method according to the present invention should be optimized for process parameters (including minimum heat treatment temperature and amount of filler metal added) to obtain parts with satisfactory properties while minimizing manufacturing costs and time. It is particularly advantageous because it allows to determine the .
Claims (17)
- 第1のプレコート鋼板(1)及び第2のプレコート鋼板(2)を提供する工程であって、第1及び第2のプレコート鋼板(1、2)の各々は、鋼基材(3、4)を含み、第1及び第2のプレコート鋼板(1、2)の少なくとも一方は、その主面の少なくとも一方の上に、少なくとも50重量%のアルミニウムを含むアルミニウム含有プレコート(7、8)を有し、
第1のプレコート鋼板(1)は第1の厚さ(t1)を有し、第2のプレコート鋼板(2)は第2の厚さ(t2)を有し、
第1のプレコート鋼板(1)の基材(3、4)は、プレス硬化後に、第2のプレコート鋼板(2)の基材(4)のプレス硬化後の最大抗張力(Ts2)より厳密に大きい最大抗張力(Ts1)を有し、
第1の厚さ(t1)とプレス硬化後の第1のプレコート鋼板(1)の最大抗張力(Ts1)との積が、第2の厚さ(t2)とプレス加工後の第2のプレコート鋼板(2)の最大抗張力(Ts2)との積よりも厳密に大きい、提供工程、次いで、
- 少なくとも、最大で0.05重量%のアルミニウムを含む溶加材を場合により用いて、提供工程で提供された第1及び第2のプレコート鋼板(1、2)を突き合わせ溶接して得られた溶接継手(22)における理論上の平均アルミニウム含有率(Alth weld)が1.25重量%よりも厳密に大きいならば、第1及び第2のプレコート鋼板(1、2)の少なくとも一方の溶接縁部(14)における少なくとも1つの主面(5、6)上のアルミニウム含有プレコート(7、8)を、その厚さの少なくとも一部にわたって除去する工程であって、その結果、最大で0.05重量%のアルミニウムを含む溶加材を場合により用いて、このように作製された第1及び第2のプレコート鋼板(1、2)を突き合わせ溶接して得られた溶接継手(22)の理論上の平均アルミニウム含有率(Alth weld)が、0.5重量%~1.25重量%の間に含まれる、除去工程、
- 第1及び第2のプレコート鋼板(1、2)の間の溶接継手(22)を得るためにレーザー溶接を用いて第1のプレコート鋼板(1)と第2のプレコート鋼板(2)とを突き合わせ溶接し、それにより溶接ブランク(15)を得る、溶接工程であって、溶接工程は溶加材(20)の使用を場合により含む、突き合わせ溶接工程、
- 溶接ブランク(15)を熱処理温度(Tt)まで加熱する工程であって、熱処理温度(Tt)は、溶接継手(22)の完全オーステナイト化温度(Ac3(WJ))より少なくとも10℃低く、且つ最低温度Tminより少なくとも15℃高く、ここで、
Ac3(WJ)は溶接継手(22)の完全オーステナイト化温度であり、℃で表され、Alは溶接継手(22)のアルミニウムの含有率であり、重量%で表され、
αmax ICは次式により算出した溶接継手(22)の最大変態区間フェライト含有率であり、
Ts1はプレス硬化後の最強基材(3)の最大抗張力であり、MPaで表され、
Ts2はプレス硬化後の最弱基材(4)の最大抗張力であり、MPaで表され、
CFWは、溶加材の炭素含有率であり、重量%で表され、
βは、溶接プールに添加される溶加材の割合であり、0~1の間に含まれ、
ρは、最弱基材を含むプレコート鋼板(2)の厚さと、最強基材を含むプレコート鋼板(1)の厚さとの比(ρ=t2/t1)であり、
溶接ブランク(15)を熱処理温度(Tt)で2~10分の間に含まれる時間保持する工程、
- 溶接ブランク(15)を鋼部品にプレス成形する工程、並びに
- このようにして成形された鋼部品を、プレス硬化された溶接鋼部品を得るために、第1及び第2のプレコート鋼板(1、2)の基材(3、4)の中で最も硬化可能な基材の臨界マルテンサイト又はベイナイト冷却速度以上の冷却速度で冷却する工程
を含む方法。 A process for the production of press hardened laser welded steel parts comprising the following successive steps: - providing a first pre-coated steel sheet (1) and a second pre-coated steel sheet (2), comprising: Each of the two precoated steel plates (1,2) comprises a steel substrate (3,4), and at least one of the first and second precoated steel plates (1,2) has a has an aluminum-containing precoat (7, 8) containing at least 50% by weight of aluminum;
the first pre-coated steel sheet (1) has a first thickness (t 1 ) and the second pre-coated steel sheet (2) has a second thickness (t 2 );
The base material (3, 4) of the first precoated steel sheet (1) has, after press hardening, the maximum tensile strength (Ts 2 ) after press hardening of the base material (4) of the second precoated steel sheet (2). having a large ultimate tensile strength (Ts 1 ),
The product of the first thickness (t 1 ) and the maximum tensile strength (Ts 1 ) of the first precoated steel sheet (1) after press hardening is the second thickness (t 2 ) and the second thickness after press working . providing a step strictly greater than the product of the maximum tensile strength (Ts 2 ) of the precoated steel plate ( 2 ) of
- obtained by butt-welding the first and second precoated steel sheets (1, 2) provided in the providing step, optionally with a filler metal containing at least up to 0.05% by weight of aluminum Welding of at least one of the first and second precoated steel sheets (1, 2) if the theoretical average aluminum content (Al th weld ) in the welded joint (22) is strictly greater than 1.25 wt. removing the aluminium-containing precoat (7, 8) on at least one major surface (5, 6) at the edge (14) over at least part of its thickness, resulting in a maximum thickness of 0.5. The theory of the welded joint (22) obtained by butt welding the first and second precoated steel sheets (1, 2) thus produced, optionally with a filler metal containing 05% by weight of aluminum a removal step, wherein the upper average aluminum content (Al th weld ) is comprised between 0.5% and 1.25% by weight;
- the first pre-coated steel plate (1) and the second pre-coated steel plate (2) using laser welding to obtain a welded joint (22) between the first and second pre-coated steel plate (1,2); a welding process of butt-welding thereby obtaining a weld blank (15), wherein the welding process optionally includes the use of a filler metal (20);
- heating the weld blank (15) to a heat treatment temperature (T t ), wherein the heat treatment temperature (T t ) is at least 10°C below the full austenitization temperature (Ac3(WJ)) of the weld joint (22); , and at least 15° C. above the minimum temperature T min , where:
Ac3(WJ) is the full austenitization temperature of the welded joint (22), expressed in °C, Al is the aluminum content of the welded joint (22), expressed in weight percent,
α max IC is the maximum transformation zone ferrite content of the welded joint (22) calculated by the following equation,
Ts 1 is the ultimate tensile strength of the strongest substrate (3) after press hardening, expressed in MPa,
Ts 2 is the ultimate tensile strength of the weakest substrate (4) after press hardening, expressed in MPa,
CFW is the carbon content of the filler metal, expressed in weight percent,
β is the fraction of filler metal added to the weld pool and is comprised between 0 and 1;
ρ is the ratio (ρ=t 2 /t 1 ) between the thickness of the precoated steel sheet (2) containing the weakest base material and the thickness of the precoated steel sheet (1) containing the strongest base material,
holding the weld blank (15) at the heat treatment temperature (T t ) for a time comprised between 2 and 10 minutes;
- press-forming the weld blank (15) into a steel part; , 2) cooling at a cooling rate greater than or equal to the critical martensite or bainite cooling rate of the most hardenable substrate among the substrates (3, 4).
0.10%≦C≦0.5%
0.5%≦Mn≦3%
0.1%≦Si≦1%
0.01%≦Cr≦1%
Ti≦0.2%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≦0.010%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。 For at least one of the first and second precoated steel sheets (1, 2), the steel of the substrates (3, 4), by weight,
0.10%≤C≤0.5%
0.5%≤Mn≤3%
0.1% ≤ Si ≤ 1%
0.01% ≤ Cr ≤ 1%
Ti≦0.2%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≤0.010%
with the balance being iron and impurities resulting from manufacturing.
0.15%≦C≦0.25%
0.8%≦Mn≦1.8%
0.1%≦Si≦0.35%
0.01%≦Cr≦0.5%
Ti≦0.1%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≦0.005%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である、請求項8に記載の方法。 For at least one of the first and second precoated steel sheets (1, 2), the steel of the substrates (3, 4), by weight,
0.15%≤C≤0.25%
0.8%≤Mn≤1.8%
0.1%≤Si≤0.35%
0.01%≦Cr≦0.5%
Ti≦0.1%
Al≦0.1%
S≦0.05%
P≦0.1%
B≤0.005%
with the remainder being iron and manufacturing impurities.
0.040%≦C≦0.100%
0.70%≦Mn≦2.00%
Si≦0.50%
S≦0.009%
P≦0.030%
0.010%≦Al≦0.070%
0.015%≦Nb≦0.100%
Ti≦0.080%
N≦0.009%
Cu≦0.100%
Ni≦0.100%
Cr≦0.2%
Mo≦0.100%
Ca≦0.006%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。 For at least one of the first and second precoated steel sheets (1, 2), the steel of the substrates (3, 4), by weight,
0.040%≤C≤0.100%
0.70%≤Mn≤2.00%
Si≦0.50%
S≦0.009%
P≦0.030%
0.010%≦Al≦0.070%
0.015%≦Nb≦0.100%
Ti≦0.080%
N≤0.009%
Cu≦0.100%
Ni≦0.100%
Cr≦0.2%
Mo≤0.100%
Ca≦0.006%
with the balance being iron and impurities resulting from manufacturing.
0.06%≦C≦0.100%
1.4%≦Mn≦1.9%
0.2%≦Si≦0.5%
0.010%≦AI≦0.070%
0.04%≦Nb≦0.06%
3.4×N≦Ti≦8×N
0.02%≦Cr≦0.1%
0.0005%≦B≦0.004%
0.001%≦S≦0.009%
を含み、残部は鉄及び製造に起因する不純物である、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。 For at least one of the first and second precoated steel sheets (1, 2), the steel of the substrates (3, 4), by weight,
0.06%≤C≤0.100%
1.4%≤Mn≤1.9%
0.2% ≤ Si ≤ 0.5%
0.010%≦AI≦0.070%
0.04%≦Nb≦0.06%
3.4×N≦Ti≦8×N
0.02%≦Cr≦0.1%
0.0005%≤B≤0.004%
0.001%≤S≤0.009%
with the balance being iron and impurities resulting from manufacturing.
0.24%≦C≦0.38%
0.40%≦Mn≦3%
0.10%≦Si≦0.70%
0.015%≦AI≦0.070%
0%≦Cr≦2%
0.25%≦Ni≦2%
0.015%≦Ti≦0.10%
0%≦Nb≦0.060%
0.0005%≦B≦0.0040%
0.003%≦N≦0.010%
0.0001%≦S≦0.005%
0.0001%≦P≦0.025%
を含み、チタンと窒素の含有率が次の関係を満たし、
Ti/N>3.42
炭素、マンガン、クロム及びケイ素の含有率が次の関係を満たし、
0.05%≦Mo≦0.65%
0.001%≦W≦0.30%
0.0005%≦Ca≦0.005%
残部は鉄及び製造に不可避的に起因する不純物である、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。 For at least one of the first and second precoated steel sheets (1, 2), the steel of the substrates (3, 4), by weight,
0.24%≤C≤0.38%
0.40%≤Mn≤3%
0.10%≤Si≤0.70%
0.015%≦AI≦0.070%
0%≦Cr≦2%
0.25%≦Ni≦2%
0.015%≤Ti≤0.10%
0%≦Nb≦0.060%
0.0005%≤B≤0.0040%
0.003%≦N≦0.010%
0.0001%≤S≤0.005%
0.0001%≤P≤0.025%
and the content of titanium and nitrogen satisfies the following relationship,
Ti/N>3.42
The content of carbon, manganese, chromium and silicon satisfies the following relationship,
0.05%≤Mo≤0.65%
0.001%≤W≤0.30%
0.0005%≤Ca≤0.005%
Process according to any one of the preceding claims, wherein the balance is iron and impurities unavoidably attributable to manufacturing.
0.1%≦C≦1.2%
0.01%≦Mn≦10%
0.02%≦Ni≦7%
0.02%≦Cr≦5%
0.01%≦Si≦2%
任意に、
微量≦Mo≦1%
微量≦Ti≦0.1%
微量≦V≦0.1%
微量≦B≦0.01%
微量≦Nb≦0.1%
微量≦Al≦0.05%
を有し、残部は鉄及び製造に不可避的に起因する不純物である、請求項16に記載の方法。 The filler metal, by weight, has the following composition: 0.1%≤C≤1.2%
0.01%≤Mn≤10%
0.02%≦Ni≦7%
0.02%≦Cr≦5%
0.01%≤Si≤2%
optionally,
Trace ≤ Mo ≤ 1%
Trace amount ≤ Ti ≤ 0.1%
Trace ≤ V ≤ 0.1%
Trace ≤ B ≤ 0.01%
Trace ≤ Nb ≤ 0.1%
Trace amount ≤ Al ≤ 0.05%
with the balance being iron and impurities unavoidably attributable to manufacturing.
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